पृष्ठभूमि

साधारण मशीनें दैनिक जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं और इन्हें घर, स्कूल या खेल के मैदान में देखा जा सकता है। सरल मशीनें वे उपकरण हैं जो कार्य को आसान बनाने के लिए बल के आकार और/या दिशा को परिवर्तित करते हैं। साधारण मशीनों का उपयोग करके, सामान्य लोग बड़े पत्थर उठा सकते हैं, ब्लॉकों को लंबी दूरी तक ले जा सकते हैं, और यहां तक ​​कि पिरामिड भी बना सकते हैं।

इस इकाई में, छात्रों को बल और कार्य की भौतिकी अवधारणाओं और चार प्रकार की सरल मशीनों से परिचित कराया जाएगा: झुके हुए तल, पहिया और धुरा, लीवर और गियर। छात्र यह जांच करने में सक्षम होंगे कि इन सरल मशीनों की विशेषता वाले 4 निर्माणों के साथ काम को आसान बनाने के लिए बल कैसे लगाया जा सकता है: एक झुका हुआ विमान, एक संतुलन लीवर, एक स्प्रिंग कार और एक घड़ी। छात्रों को उन औजारों के बारे में भी जानकारी मिलेगी जो प्राचीन काल से उपयोग में लाए जाते रहे हैं और आज भी उपयोग में हैं।

सरल मशीन क्या है?

सरल मशीन एक उपकरण है जो किसी वस्तु को स्थानांतरित करने के लिए बल के आकार और दिशा को बदलता है। सरल मशीनें ऐसी युक्तियां होती हैं जिनमें बहुत कम या कोई गतिशील भाग नहीं होता, जिससे काम आसान हो जाता है। सरल मशीनें हजारों वर्षों से अस्तित्व में हैं और आज भी उपयोगी हैं। इस इकाई में, छात्रों को चार प्रकार की सरल मशीनों से परिचित कराया जाएगा: झुकाव विमान, पहिया और धुरा, लीवर, और गियर।

बल क्या है?

बल किसी वस्तु पर लगाया गया धक्का या खिंचाव है। जब किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है, और वह बल भी अप्रतिरोधित होता है, तो वह वस्तु की गति या दिशा बदल देता है। बल का प्रयोग हमारे आस-पास की चीजों को चलाने के लिए किया जाता है। हम इस इकाई में बल के कई रूपों के साथ काम करेंगे, जिनमें लागू बल, संतुलित और असंतुलित बल शामिल हैं।

लागू बल

लागू बल से तात्पर्य किसी वस्तु पर लगाए गए बल से है। यदि आप अपनी कुर्सी को कमरे में इधर-उधर धकेलें तो आप कुर्सी पर बल लगा रहे होंगे।

संतुलित तथा असंतुलित शक्तियां भी होती हैं। वे बल जो समान लेकिन विपरीत दिशाओं में होते हैं, संतुलित बल कहलाते हैं। संतुलित बल किसी वस्तु को गति नहीं देते।

संतुलित और असंतुलित बल

वे बल जो समान लेकिन विपरीत दिशाओं में होते हैं, संतुलित बल कहलाते हैं। संतुलित बल किसी वस्तु को गति नहीं देते। संतुलित बल का एक उदाहरण दो समूहों के लोगों का समान बल के साथ रस्साकशी खेलना होगा। इससे रस्सी अपनी जगह पर बनी रहेगी क्योंकि दोनों तरफ लगने वाले विरोधी बल बराबर होंगे।

हालाँकि, असंतुलित बल किसी वस्तु या वस्तुओं को गतिमान कर देंगे। मान लीजिए कि हमारी रस्साकशी में एक टीम दूसरी टीम की तुलना में अधिक जोर से खींचती है, तो बल बराबर नहीं रहेंगे। एक टीम दूसरी टीम को अधिक बल की दिशा में खींचने में सक्षम होगी।

असंतुलित बल उस वस्तु की गति में परिवर्तन का कारण बनते हैं जिस पर बल लगाया जाता है। सरल मशीनें, जैसे कि आनत तल, काम को आसान बनाने के लिए असंतुलित बल का प्रयोग करती हैं। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण बल में असंतुलन के कारण, वस्तुएं झुकी हुई सतह से नीचे की ओर त्वरित गति से चलती हैं।

गुरुत्वाकर्षण बल

गुरुत्वाकर्षण बल वह बल है जिसके द्वारा पृथ्वी, चंद्रमा या कोई अन्य विशाल वस्तु किसी अन्य वस्तु को अपनी ओर आकर्षित करती है। परिभाषा के अनुसार, यह वस्तु का भार है। पृथ्वी पर सभी वस्तुएं गुरुत्वाकर्षण बल का अनुभव करती हैं जो पृथ्वी के केंद्र की ओर "नीचे की ओर" निर्देशित होता है।

काम क्या है?

विज्ञान में, कार्य किसी वस्तु को एक निश्चित प्रारंभिक बिंदु से स्थानांतरित करने के लिए बल का उपयोग है। सरल मशीनें काम (चलती वस्तुओं) को आसान बना देती हैं।

कार्य की वैज्ञानिक परिभाषा किसी वस्तु पर लगाए गए बल की मात्रा को वस्तु द्वारा तय की गई दूरी से गुणा करने पर प्राप्त होती है। इस प्रकार, कार्य में बल और दूरी शामिल होती है। प्रत्येक कार्य को पूरा करने में एक निश्चित मात्रा में कार्य लगता है, और यह संख्या बदलती नहीं है। इस प्रकार, बल गुणा दूरी हमेशा समान कार्य के बराबर होती है। इसका मतलब यह है कि यदि आप किसी वस्तु को कम दूरी तक ले जाते हैं तो आपको अधिक बल लगाना होगा। दूसरी ओर, यदि आप कम बल लगाना चाहते हैं, तो आपको इसे अधिक दूरी तक ले जाना होगा। यह बल और दूरी का समझौता है।

यांत्रिक लाभ क्या है?

यांत्रिक लाभ वह है जब आपको समान मात्रा में कार्य करने के लिए कम बल की आवश्यकता होती है क्योंकि लागू बल की दिशा को बढ़ाने और बदलने के लिए एक सरल मशीन का उपयोग किया जाता है। यांत्रिक लाभ को विशिष्ट आवश्यकताओं की पूर्ति के लिए समायोजित किया जा सकता है। यांत्रिक लाभ के दो प्रकार हैं गति और टॉर्क।

टॉर्क क्या है?

टॉर्क एक यांत्रिक लाभ है जो संचालित गियर या मशीन के आउटपुट को अधिक शक्तिशाली बनाता है। जब किसी वस्तु को घूमने से रोकने या शुरू करने के लिए बल का प्रयोग किया जाता है, तो टॉर्क उत्पन्न होता है, जैसे गियर के घूमने के साथ, और लीवर के आंशिक घुमाव के साथ। नीचे दिए गए एनीमेशन को देखें, जिसमें एक छोटे गियर को अधिक टॉर्क के लिए बड़े गियर को चलाते हुए दिखाया गया है।

गति क्या है?

गति वह दूरी है जो एक वस्तु समय के साथ तय करती है और यह एक यांत्रिक लाभ है जो संचालित गियर या मशीन के आउटपुट को तेज बनाता है। गियर के संबंध में, गति टॉर्क से विपरीत रूप से संबंधित होती है। यदि आउटपुट में गति वांछित है, तो टॉर्क को कम करना होगा। इसका विपरीत भी सत्य है, यदि आउटपुट के रूप में अधिक टॉर्क या शक्ति चाहिए, तो गति कम हो जाएगी। नीचे दिए गए एनीमेशन को देखें जिसमें एक बड़े गियर को एक छोटे गियर को अधिक गति से चलाते हुए दिखाया गया है।