Логарифмическая линейка

 

 (счётная линейка) – аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление  чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб) и вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логврифмов, потенцирование, вычисление тригонометрических и гиперболических функций и другие операции.

Также, если разбить вычисление на три действия, то с помощью логарифмической линейки можно возводить числа в любую действительную степень и извлекать корень любой действительной степени.

Устройство и принципы использования

Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов. Первый вариант линейки разработал английский математик-любитель Уильям Отред в 1622 году.

 

Простейшая логарифмическая линейка состоит из двух шкал в логарифмическом масштабе , способных передвигаться относительно друг друга. Более сложные линейки содержат дополнительные шкалы и прозрачный бегунок с несколькими рисками. На обратной стороне линейки могут находиться какие-либо справочные таблицы.

Для того чтобы вычислить произведение двух чисел, начало подвижной шкалы совмещают с первым множителем на неподвижной шкале, а на подвижной шкале находят второй множитель. Напротив него на неподвижной шкале находится результат умножения этих чисел:

Чтобы разделить числа, на подвижной шкале находят делитель и совмещают его с делимым на неподвижной шкале. Начало подвижной шкалы указывает на результат:

 

С помощью логарифмической линейки находят лишь мантиссу числа, его порядок вычисляют в уме. Точность вычисления обычных линеек - два-три десятичных знака. Для выполнения других операций используют бегунок и дополнительные шкалы.

Несмотря на то, что у логарифмической линейки отсутствуют функции сложения и вычитания, с её помощью можно осуществлять и эти операции, воспользовавшись следующими формулами

Следует отметить, что, несмотря на простоту, на логарифмической линейке можно выполнять достаточно сложные расчёты. Раньше выпускались довольно объёмные пособия по их использованию.

Логарифмическая линейка в наши дни

Во всём мире, в том числе и в СССР, логарифмические линейки широко использовались для выполнения инженерных расчётов примерно до начала 1980-х годов, когда они были вытеснены калькуляторами.

Однако в начале XXI века логарифмические линейки получили второе рождение в наручных часах. Дело в том, что, следуя моде, производители дорогих и престижных марок часов перешли от электронных хронометров с ЖК-экранами к стрелочным и места для встраиваемого калькулятора оказалось недостаточно. Однако спрос на хронометры со встроенным вычислительным устройством среди следящих за модой людей заставил производителей часов выпустить модели с встроенной логарифмической линейкой, выполненной в виде вращающихся колец со шкалами вокруг циферблата. По прихоти производителей такие устройства обычно называются «навигационная линейка». Их достоинство — можно сразу, в отличие от микрокалькулятора, получить таблицу (например, расхода топлива на пройденное расстояние, перевода миль в километры и т. п.). Однако, в большинстве случаев логарифмические линейки, встроенные в часы, не оснащены шкалами для вычисления значений тригонометрических функций.

В наши дни изготовить логарифмическую линейку можно и самостоятельно из заготовки, распечатанной на принтере. Существует несколько сайтов, предлагающих готовые файлы для распечатки таких заготовок. Если изготавливаемая таким способом логарифмическая линейка является круговой, необходимо использовать принтер, имеющий одинаковую разрешающую способность по горизонтали и вертикали. Этому требованию отвечает большинство лазерных и струйных принтеров, но не отвечают многие матричные. По причине возможности наличия ошибок в файле для распечатки, использование самодельных логарифмических линеек для ответственных расчётов не допускается.

Крупногабаритные демонстрационные логарифмические линейки, аналогично созданным позже крупногабаритным демонстрационным микрокалькуляторам, предназначены для одновременного обучения приёмам пользования прибором большой группы лиц. Одна из таких линеек показана в кинокартине Владимира Меньшова «Розыгрыш». Она имеет длину порядка 1,5 м и ширину порядка 0,3 м.