गियर्स क्या हैं?
शिक्षक टूलबॉक्स
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इस अनुभाग का उद्देश्य
इस STEM लैब का प्ले अनुभाग छात्रों को गियर्स और उनके उद्देश्य से परिचित कराएगा। इस प्रथम पृष्ठ में निम्नलिखित शब्दों का परिचय दिया जाएगा: मेश्ड गियर, ड्राइविंग गियर, चालित गियर, गियर अनुपात, यांत्रिक लाभ, और शक्ति स्थानांतरण। अगले पृष्ठ पर MAD के निर्माण की समीक्षा की जाएगी बॉक्स, इसके गियर अनुपात, तथा उन अनुपातों द्वारा उत्पन्न टॉर्क या गति के यांत्रिक लाभ। अगले पृष्ठ पर संपूर्ण MAD के लिए गियर अनुपात की गणना की गई है बॉक्स निर्माण.
यह अच्छा विचार हो सकता है कि प्रथम पृष्ठ को कक्षा के रूप में पढ़ा जाए और फिर विद्यार्थी समूहों को दूसरे पृष्ठ पर काम करने दिया जाए। प्रत्येक छात्र को साथ-साथ पढ़ना चाहिए।
यदि तीन के समूह में काम किया जाए तो छात्रों को तीन भूमिकाओं में से एक सौंपी जा सकती है:
1) निर्माण विशेषज्ञ: यह छात्र निर्माण निर्देशों में निर्माण के चरण को ढूंढता है और बताता है कि पूर्ण निर्माण में वे गियर कहां स्थित हैं।
2) कैलकुलेटर: यह छात्र गियर अनुपात की गणना करता है।
3) रिकॉर्डर: यह छात्र कैलकुलेटर के गणित की जांच करता है, गियर अनुपात का अर्थ समझता है, और यह सुनिश्चित करता है कि टीम अपने सभी कार्यों को अपनी इंजीनियरिंग नोटबुक में रिकॉर्ड कर रही है।
यदि छात्रों के समूह में तीन से अधिक छात्र हैं, तो एक ही भूमिका के लिए कई छात्र जिम्मेदार हो सकते हैं। यदि समूह में तीन से कम छात्र हों तो एक ही छात्र अनेक भूमिकाएं निभा सकता है।
सहयोग रूब्रिक के लिए यहां क्लिक करें (Google Doc / .docx / .pdf ) , या समूह-आधारित इंजीनियरिंग नोटबुक रूब्रिक के लिए यहां क्लिक करें (Google Doc / .docx / .pdf) एक व्यक्तिगत इंजीनियरिंग नोटबुक रूब्रिक भी है, यहां क्लिक करें (Google Doc / .docx / .pdf)। स्कोरिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले किसी भी रूब्रिक को काम शुरू होने से पहले छात्रों के साथ साझा किया जाना चाहिए और उन्हें समझाया जाना चाहिए।
गियर्स
गियर्स डिस्क की तरह दिखते हैं जिनके किनारों पर दांत लगे होते हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि उनके दांत समान दूरी पर हैं, क्योंकि गियर अपने दांतों को एक साथ जोड़कर काम करते हैं, जैसा कि ऊपर की छवि में दिखाया गया है। जब एक गियर घूमता है, तो यह अगले को भी घुमा देता है, क्योंकि उनके दांत एक दूसरे के बीच स्थित होते हैं, जिसे मेश्ड होना कहते हैं।
गियर आमतौर पर एक शाफ्ट या बेस द्वारा माउंट किए जाते हैं, या अन्य भागों से जुड़े होते हैं। इसलिए गियर का उपयोग घूर्णी गति या शक्ति को एक शाफ्ट से दूसरे शाफ्ट तक संचारित करने के लिए किया जाता है। शाफ्ट आमतौर पर गियर के केंद्र में स्थित होता है। VEX IQ गियर्स की उपरोक्त छवि में, शाफ्ट को गुजारने के लिए केंद्र छेद वर्गाकार है, क्योंकि IQ शाफ्ट वर्गाकार हैं।
गियर को परिभाषित करने का एक मुख्य तरीका इसमें मौजूद दांतों की संख्या है।
शिक्षक युक्तियाँ
छात्रों को VEX IQ पार्ट्स पोस्टर की ओर निर्देशित करना और उन्हें यह ध्यान दिलाना उपयोगी हो सकता है कि सुपर किट में शामिल गियरों का नाम उनके दांतों की संख्या (60, 36, और 12 दांत वाले गियर) के आधार पर रखा गया है यदि छात्र शाफ्ट पर गियर लगाने के तरीके को लेकर भ्रमित हैं, तो उन्हें MAD देखने के लिए निर्देशित किया जा सकता है। बॉक्स बिल्ड पर ध्यान दें और ध्यान दें कि बिल्ड के अंदर सभी गियर उनके केन्द्र पर शाफ्ट पर बनाए गए थे।
जालीदार गियर
जब दो गियर एक साथ जुड़ जाते हैं, तो एक गियर दूसरे को घुमा देता है। जो गियर सबसे पहले घूमता है उसे ड्राइविंग गियर कहते हैं। ड्राइविंग गियर को एक प्रकार का इनपुट माना जा सकता है। वह गियर जिसे पहले गियर द्वारा घुमाया जाता है उसे चालित गियर कहा जाता है। इसलिए संचालित गियर ही आउटपुट है।
मेश्ड गियर्स को क्रियाशील देखने के लिए नीचे दिए गए एनीमेशन को देखें।
आपने ध्यान दिया होगा कि ड्राइविंग गियर और संचालित गियर विपरीत दिशाओं में घूमते हैं। उन्हें विपरीत दिशाओं में घूमना पड़ता है क्योंकि उनके दांत जालीदार होते हैं और वे अपने केन्द्र पर घूमते हैं।
गियर अनुपात
गियर अनुपात इनपुट (ड्राइविंग गियर) और आउटपुट (संचालित गियर) की तुलना है और इसकी गणना प्रत्येक मेश्ड गियर के दांतों की संख्या को ध्यान में रखकर की जाती है।
उपरोक्त उदाहरण में, ड्राइविंग गियर (इनपुट) और संचालित गियर (आउटपुट) दोनों में 60 दांत हैं।
गियर अनुपात की गणना करने का सूत्र इस प्रकार है:
आइए ऊपर दिए गए दो 60 दांत वाले गियर का उदाहरण लें, क्योंकि इसकी गणना करना सरल अनुपात है।
इन दो मेश्ड गियरों का गियर अनुपात 1:1 है, जिसका अर्थ है कि जब भी ड्राइविंग गियर (इनपुट) एक पूर्ण चक्कर लगाता है, तो संचालित गियर (आउटपुट) भी एक पूर्ण चक्कर लगाता है।
शिक्षक युक्तियाँ
सुनिश्चित करें कि विद्यार्थी इस कक्षा या किसी अन्य कक्षा के अनुपातों को पहचान लें। सरल शब्दों में कहें तो अनुपात दो संख्याओं की तुलना का विवरण है।
इसके अलावा, सुनिश्चित करें कि छात्र यह समझें कि अंश और हर को समान राशि से विभाजित करके भिन्नों को कैसे कम किया जाए।
यांत्रिक लाभ
जब भी दो या अधिक गियरों को एक साथ जोड़ा जाता है, तो उस संरचना में यांत्रिक लाभ उत्पन्न होता है।
यांत्रिक लाभ को मशीन के भीतर इनपुट बल के परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया जाता है। इनपुट और आउटपुट की तुलना करके परिवर्तन को मापा जा सकता है।
उपरोक्त उदाहरण में, इनपुट और आउटपुट का अनुपात 1:1 है, इसलिए ऐसा लग सकता है कि इसमें कोई यांत्रिक लाभ नहीं है, लेकिन वास्तव में ऐसा है। जब दो गियर एक ही आकार के होते हैं तो यांत्रिक लाभ को शक्ति स्थानांतरण कहा जाता है, क्योंकि संचालित गियर और उसका शाफ्ट उतना ही घूमता है जितना कि चालक गियर और उसका शाफ्ट। अतः ड्राइविंग गियर (इनपुट) ने अपनी सारी शक्ति संचालित गियर (आउटपुट) में स्थानांतरित कर दी।
अगली गतिविधि में, आप अपने MAD की समीक्षा करेंगे बॉक्स का निर्माण और गति और टॉर्क के यांत्रिक लाभों की गणना और परीक्षण किया जाएगा।
अपने सीखने को दैनिक जीवन में
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गियर्स तक बढ़ाएँ
कई यांत्रिक उपकरण गियर का उपयोग करते हैं। डिजिटल युग में, ऐसा प्रतीत होता है कि इनकी संख्या कम है, लेकिन विद्यार्थियों को कम से कम पांच ऐसे उपकरणों की पहचान करने में सक्षम होना चाहिए जो गियर का उपयोग करते हैं। वे बिजली से पहले के उपकरणों की भी जांच कर सकते हैं। इसके बाद छात्रों को यह बताना चाहिए कि प्रत्येक गियर का उपयोग किस प्रकार करता है, तथा गियर प्रणाली का कार्य क्या है।
यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं:
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कई साइकिलों में गियर का उपयोग किया जाता है, जिससे चालक तेजी से या अधिक बल से पैडल चलाने के लिए गियर बदल सकता है।
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बिजली से पहले, रसोईघर में हाथ से चलने वाले मिक्सर में गियर का उपयोग किया जाता था, जिससे उपयोगकर्ता एक हैंडल वाले क्रैंक को एक दिशा में घुमा सकता था (जैसे, ऊपर और नीचे) और मिक्सर के बीटर को सामग्री के कटोरे में दूसरी दिशा में घुमा सकता था (जैसे, आगे और पीछे)।
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जलचक्की में भी शक्ति हस्तांतरण के माध्यम से बल की दिशा बदलने के लिए गियर का उपयोग किया जाता था। पानी टरबाइन (पानी का पहिया) को घुमाता था जो गियर को घुमाता था, तथा कारखाने में बिजली पहुंचाता था जहां इसका उपयोग उत्पादों को पीसने, रोल करने या हथौड़ा मारने के लिए किया जाता था।