प्राचीन काल से, मानव जाति ने अपने शारीरिक श्रम को सुविधाजनक बनाने के लिए किसी भी तरह की मांग की है। सरल तंत्र इस समस्या को हल करने का साधन बन गया है। इस लेख में लीवर और ब्लॉक जैसे आविष्कारों के साथ-साथ लीवर और ब्लॉक की प्रणाली पर चर्चा की गई है।
उत्तोलन क्या है और इसका उपयोग कब किया गया था?
शायद बचपन से ही इस सरल तंत्र से सभी परिचित हैं। भौतिकी में, लीवर एक बीम (रॉड, बोर्ड) और एक समर्थन का एक संयोजन है। वजन उठाने या शरीर को गति संचार करने के लिए लीवर के रूप में कार्य करता है। बीम के नीचे समर्थन की स्थिति के आधार पर, लीवर या तो बल में या भार की गति में लाभ प्राप्त कर सकता है। यह कहा जाना चाहिए कि लीवर भौतिक मात्रा के रूप में काम में कमी नहीं करता है, यह केवल आपको इसके निष्पादन को सुविधाजनक तरीके से पुनर्वितरित करने की अनुमति देता है।
आदमी लंबे समय से लीवरेज का इस्तेमाल कर रहा है। तो, इस बात के प्रमाण हैं कि इसका उपयोग प्राचीन मिस्रवासियों द्वारा पिरामिडों के निर्माण में किया गया था। लीवर के प्रभाव का पहला गणितीय विवरण तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व का है और आर्किमिडीज से संबंधित है। इस तंत्र के संचालन के सिद्धांत की एक आधुनिक व्याख्या जिसमें शामिल हैबल के क्षण की अवधारणा केवल 17वीं शताब्दी में न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी के निर्माण के दौरान उत्पन्न हुई।
लीवर रूल
लीवर कैसे काम करता है? इस प्रश्न का उत्तर बल के क्षण की अवधारणा में निहित है। उत्तरार्द्ध को ऐसा मान कहा जाता है, जो बल की भुजा को उसके मापांक से गुणा करने के परिणामस्वरूप प्राप्त होता है, अर्थात:
एम=एफडी
बल की भुजा d, फुलक्रम से बल F के अनुप्रयोग बिंदु तक की दूरी है।
जब लीवर अपना काम करता है, तो उस पर तीन अलग-अलग ताकतें काम करती हैं:
- बाहरी बल का प्रयोग, उदाहरण के लिए, किसी व्यक्ति द्वारा;
- भार का भार जो एक व्यक्ति लीवर के साथ ले जाना चाहता है;
- समर्थन की ओर से लीवर बीम तक कार्य करने वाली समर्थन की प्रतिक्रिया।
समर्थन की प्रतिक्रिया अन्य दो बलों को संतुलित करती है, इसलिए लीवर अंतरिक्ष में आगे नहीं बढ़ता है। इसके लिए घूर्णी गति भी न करने के लिए, यह आवश्यक है कि सभी बलों के क्षणों का योग शून्य के बराबर हो। बल का क्षण हमेशा किसी न किसी अक्ष के सापेक्ष मापा जाता है। इस मामले में, यह धुरी आधार है। अक्ष के इस विकल्प के साथ, समर्थन की प्रतिक्रिया बल की क्रिया का कंधा शून्य के बराबर होगा, अर्थात यह बल एक शून्य क्षण बनाता है। नीचे दिया गया आंकड़ा पहली तरह का एक विशिष्ट लीवर दिखाता है। तीर बाहरी बल F और भार R के भार को चिह्नित करते हैं।
इन बलों के लिए क्षणों का योग लिखें, हमारे पास है:
आरडीआर+ (-एफडीएफ)=0
क्षणों के योग की शून्य की समानता लीवर आर्म्स के रोटेशन की अनुपस्थिति को सुनिश्चित करती है। पलबल F को ऋणात्मक चिन्ह के साथ लिया जाता है क्योंकि यह बल लीवर को दक्षिणावर्त घुमाता है, जबकि बल R इस मोड़ को वामावर्त बनाता है।
इस व्यंजक को निम्नलिखित रूपों में फिर से लिखने पर, हम लीवर के लिए संतुलन की स्थिति प्राप्त करते हैं:
आरडीआर=एफडीएफ;
डीआर/डीएफ=एफ/आर
हमने बल के क्षण की अवधारणा का उपयोग करके लिखित समानताएं प्राप्त की हैं। तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व में। इ। ग्रीक दार्शनिकों को इस भौतिक अवधारणा के बारे में नहीं पता था, फिर भी, आर्किमिडीज ने प्रायोगिक अवलोकनों के परिणामस्वरूप लीवर की भुजाओं पर कार्य करने वाले बलों के अनुपात और इन भुजाओं की लंबाई के बीच एक व्युत्क्रम संबंध स्थापित किया।
रिकॉर्ड की गई समानताएं दर्शाती हैं कि भुजा की लंबाई में कमी dR एक छोटे बल F और a की मदद से बड़े वजन उठाने की संभावना के उद्भव में योगदान करती है। लंबी भुजा डीएफ आर कार्गो।
भौतिकी में ब्लॉक क्या है?
ब्लॉक एक और सरल तंत्र है, जो बेलनाकार सतह की परिधि के साथ एक खांचे के साथ एक गोल सिलेंडर है। कुंड रस्सी या जंजीर को सुरक्षित करने का कार्य करता है। ब्लॉक में रोटेशन की धुरी होती है। यह आंकड़ा एक ब्लॉक का एक उदाहरण दिखाता है जो दर्शाता है कि यह कैसे काम करता है।
इस ब्लॉक को फिक्स्ड कहते हैं। यह ताकत में लाभ नहीं देता है, लेकिन आपको इसकी दिशा बदलने की अनुमति देता है।
फिक्स्ड ब्लॉक के अलावा एक मूविंग ब्लॉक होता है। चल और स्थिर ब्लॉक सिस्टम नीचे दिखाया गया है।
यदि इस प्रणाली पर क्षणों का नियम लागू किया जाता है, तो हमें प्राप्त होता हैताकत में लाभ दो गुना है, लेकिन साथ ही हम रास्ते में समान राशि खो देते हैं (आकृति एफ=60 एन में)।
लीवर और ब्लॉक की प्रणाली
जैसा कि पिछले पैराग्राफ में बताया गया है, लीवरेज का उपयोग पथ या शक्ति प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है, जबकि ब्लॉक आपको शक्ति प्राप्त करने और इसकी क्रिया की दिशा बदलने की अनुमति देता है। माना गया सरल तंत्र के इन गुणों का उपयोग लीवर और ब्लॉक की प्रणालियों में किया जाता है। इन प्रणालियों में, प्रत्येक तत्व कुछ बल लेता है और इसे अन्य तत्वों में स्थानांतरित करता है ताकि हमें मूल बल आउटपुट के रूप में प्राप्त हो।
लीवर और ब्लॉक के संचालन में आसानी और उनके संरचनात्मक उपयोग के लचीलेपन से इस तरह के संयोजन से जटिल तंत्र बनाना संभव हो जाता है।
सरल तंत्र के सिस्टम का उपयोग करने के उदाहरण
वास्तव में, कोई भी मशीन जो हमें घेरती है वह लीवर और ब्लॉक की प्रणाली है। यहाँ सबसे प्रसिद्ध उदाहरण हैं:
- टाइपराइटर;
- पियानो;
- क्रेन;
- तह मचान;
- समायोज्य बिस्तर और टेबल;
- मानव हड्डियों, जोड़ों और मांसपेशियों का एक सेट।
यदि इनमें से प्रत्येक प्रणाली में इनपुट बल ज्ञात है, तो सिस्टम के प्रत्येक तत्व पर लीवर नियम को क्रमिक रूप से लागू करके आउटपुट बल की गणना की जा सकती है।
