পটভূমি

সাধারণ মেশিনগুলি দৈনন্দিন জীবনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ এবং বাড়িতে, স্কুলে বা খেলার মাঠে দেখা যায়। সরল মেশিন হল এমন হাতিয়ার যা কাজ সহজ করার জন্য বলের আকার এবং/অথবা দিক পরিবর্তন করে। সাধারণ যন্ত্র ব্যবহার করে, সাধারণ মানুষ বড় পাথর তুলতে পারে, অনেক দূরত্ব অতিক্রম করে ব্লক সরাতে পারে, এমনকি পিরামিডও তৈরি করতে পারে।

এই ইউনিটে, শিক্ষার্থীদের বল ও কাজের পদার্থবিদ্যার ধারণা এবং চার ধরণের সরল যন্ত্রের সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়া হবে: আনত সমতল, চাকা এবং অক্ষ, লিভার এবং গিয়ার। শিক্ষার্থীরা এই সহজ মেশিনগুলির বৈশিষ্ট্যযুক্ত 4টি বিল্ডের সাহায্যে কাজ সহজ করার জন্য বল প্রয়োগ কীভাবে করা যেতে পারে তা অনুসন্ধান করতে সক্ষম হবে: একটি ইনক্লাইন্ড প্লেন, একটি ব্যালেন্সিং লিভার, একটি স্প্রিং কার এবং একটি ঘড়ি। শিক্ষার্থীরা প্রাচীনকাল থেকে ব্যবহৃত এবং আজও ব্যবহৃত সরঞ্জামগুলি সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি অর্জন করবে।

একটি সরল যন্ত্র কী?

একটি সরল মেশিন হল এমন একটি হাতিয়ার যা কোনও বস্তুকে সরানোর জন্য বলের আকার এবং দিক পরিবর্তন করে। সরল মেশিন হলো এমন যন্ত্র যার খুব কম বা কোনও চলমান অংশ থাকে না যা কাজকে সহজ করে তোলে। সরল যন্ত্রগুলি হাজার হাজার বছর ধরে বিদ্যমান এবং এখনও কার্যকর। এই ইউনিটে, শিক্ষার্থীদের চার ধরণের সরল মেশিনের সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়া হবে: ঝোঁকযুক্ত সমতল, চাকা এবং এক্সেল, লিভার, এবং গিয়ার।

বল কী?

বল হলো কোনো বস্তুর উপর ধাক্কা বা টান। যখন কোন বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করা হয়, এবং সেই বলটিও বিরোধিতাহীন হয়, তখন এটি বস্তুর গতি বা দিক পরিবর্তন করবে। আমাদের চারপাশে জিনিসপত্র সরানোর জন্য বল ব্যবহার করা হয়। এই ইউনিটে আমরা বিভিন্ন ধরণের বল নিয়ে কাজ করব, যার মধ্যে রয়েছে প্রয়োগকৃত বল, সুষম এবং ভারসাম্যহীন বল।

প্রয়োগ বল

প্রয়োগিত বল বলতে কোনও বস্তুর উপর প্রয়োগ করা বলকে বোঝায়। যদি তুমি তোমার চেয়ারটি ঘরের উপর দিয়ে ঠেলে দাও, তাহলে তুমি চেয়ারের উপর বল প্রয়োগ করবে।

ভারসাম্যপূর্ণ এবং ভারসাম্যহীন শক্তি উভয়ই রয়েছে। যে বলগুলি সমান কিন্তু দিকগুলি বিপরীত তাদেরকে সুষম বল বলে। সুষম বল কোন বস্তুকে নড়াচড়া করতে বাধ্য করে না।

সুষম এবং ভারসাম্যহীন বল

যে বলগুলি সমান কিন্তু দিকগুলি বিপরীত তাদেরকে সুষম বল বলে। সুষম বল কোন বস্তুকে নড়াচড়া করতে বাধ্য করে না। একটি সুষম শক্তির উদাহরণ হল দুটি দল একই পরিমাণ শক্তি ব্যবহার করে টানাটানি খেলছে। এর ফলে দড়িটি যথাস্থানে থাকবে কারণ উভয় দিকে প্রয়োগ করা বিপরীত শক্তি সমান।

তবে, ভারসাম্যহীন বল একটি বস্তু বা বস্তুকে নড়াচড়া করতে বাধ্য করবে। ধরুন আমাদের টানাপোড়েনের একটি দল অন্য দলের চেয়ে বেশি টান দেয়, তাহলে শক্তি আর সমান থাকবে না। একটি দল অন্য দলকে বৃহত্তর বাহিনীর দিকে টেনে আনতে সক্ষম হবে।

ভারসাম্যহীন বল যে বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করা হয় তার গতিতে পরিবর্তন আনে। ইনক্লাইন্ড প্লেনের মতো সরল মেশিনগুলি কাজ সহজ করার জন্য ভারসাম্যহীন বল ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ, মাধ্যাকর্ষণ বলের ভারসাম্যহীনতার কারণে বস্তুগুলি হেলে থাকা সমতলের দিকে ত্বরান্বিত হয় বলে জানা যায়।

মহাকর্ষ বল

মাধ্যাকর্ষণ বল হলো সেই বল যার সাহায্যে পৃথিবী, চাঁদ বা অন্যান্য বিশাল বস্তু অন্য কোনও বস্তুকে নিজের দিকে আকর্ষণ করে। সংজ্ঞা অনুসারে, এটি বস্তুর ওজন। পৃথিবীর সমস্ত বস্তুর উপর একটি মাধ্যাকর্ষণ বল থাকে যা পৃথিবীর কেন্দ্রের দিকে "নিচের দিকে" পরিচালিত হয়।

কাজ কী?

বিজ্ঞানে, কাজ হল একটি নির্দিষ্ট সূচনা বিন্দু থেকে একটি বস্তুকে সরানোর জন্য বল প্রয়োগ। সরল যন্ত্রগুলি কাজ (বস্তু চলাচল) সহজ করে তোলে।

কাজের বৈজ্ঞানিক সংজ্ঞা হলো কোনো বস্তুর উপর প্রয়োগ করা বল, বস্তুটি যে দূরত্বে সরানো হয়েছে তার সাথে গুণিত হওয়ার পরিমাণ। সুতরাং, কাজ বল এবং দূরত্ব নিয়ে গঠিত। প্রতিটি কাজ শেষ করতে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ কাজ লাগে এবং এই সংখ্যাটি পরিবর্তিত হয় না। সুতরাং, দূরত্বের বল গুণ করলে সর্বদা একই পরিমাণ কাজের সমান হয়। এর মানে হল, যদি আপনি কিছু কম দূরত্বে সরান, তাহলে আপনাকে আরও বেশি বল প্রয়োগ করতে হবে। অন্যদিকে, যদি আপনি কম বল প্রয়োগ করতে চান, তাহলে আপনাকে এটিকে আরও বেশি দূরত্বে সরাতে হবে। এটি হলো বল এবং দূরত্বের বিনিময়।

যান্ত্রিক সুবিধা কী?

যান্ত্রিক সুবিধা হল যখন একই পরিমাণ কাজ করার জন্য কম বলের প্রয়োজন হয় কারণ একটি সাধারণ মেশিন প্রয়োগকৃত বলের দিক বৃদ্ধি এবং পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়। নির্দিষ্ট চাহিদা পূরণের জন্য যান্ত্রিক সুবিধা সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। দুই ধরণের যান্ত্রিক সুবিধা হল গতি এবং টর্ক।

টর্ক কি?

টর্ক হল একটি যান্ত্রিক সুবিধা যা একটি চালিত গিয়ার বা মেশিনের আউটপুটকে আরও শক্তিশালী করে তোলে। কোনও বস্তুকে ঘুরতে শুরু করতে বা থামাতে বল ব্যবহার করা হলে, যেমন গিয়ার ঘোরানোর সময় এবং লিভারের আংশিক ঘুরানোর সময়, টর্ক তৈরি হয়। নীচের অ্যানিমেশনটি দেখুন যাতে দেখা যায় যে একটি ছোট গিয়ার একটি বড় গিয়ারকে চালিত করে যাতে বেশি টর্ক কাজ করে।

গতি কী?

গতি হল সময়ের সাথে সাথে একটি বস্তুর সরানো দূরত্ব এবং এটি একটি যান্ত্রিক সুবিধা যা চালিত গিয়ার বা মেশিনের আউটপুটকে দ্রুততর করে তোলে। গিয়ারের ক্ষেত্রে, গতি টর্কের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত। যদি আউটপুটে গতি পছন্দসই হয়, তাহলে টর্ক কমাতে হবে। বিপরীতটিও সত্য, যদি আউটপুট হিসেবে আরও টর্ক বা শক্তি চাওয়া হয়, তাহলে গতি হ্রাস পাবে। নীচের অ্যানিমেশনটি দেখুন যাতে একটি বৃহত্তর গিয়ার একটি ছোট গিয়ারকে আরও দ্রুত গতিতে চালানোর জন্য চালিত করতে পারে।