गियर क्या होते हैं?
शिक्षक टूलबॉक्स
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इस अनुभाग का उद्देश्य
इस एसटीईएम लैब के प्ले सेक्शन में छात्रों को गियर और किसी निर्माण में उनके उद्देश्य से परिचित कराया जाएगा। इस पहले पृष्ठ पर निम्नलिखित शब्दों का परिचय दिया जाएगा: मेशेड गियर, ड्राइविंग गियर, ड्रिवन गियर, गियर अनुपात, यांत्रिक लाभ और शक्ति स्थानांतरण। अगले पृष्ठ पर MAD के निर्माण की समीक्षा की जाएगी। गियरबॉक्स, उसके गियर अनुपात और 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।
कक्षा के रूप में पहले पृष्ठ को पढ़ना और फिर छात्रों के समूहों को दूसरे पृष्ठ पर काम करने देना एक अच्छा विचार हो सकता है। सभी छात्रों को साथ-साथ पढ़ना चाहिए।
यदि छात्र तीन-तीन के समूह में काम कर रहे हैं, तो उन्हें तीन भूमिकाओं में से एक सौंपी जा सकती है:
1) बिल्ड एक्सपर्ट: यह छात्र बिल्ड निर्देशों में बिल्ड का चरण ढूंढता है और बताता है कि पूर्ण बिल्ड में वे गियर कहाँ स्थित हैं।
2) कैलकुलेटर: यह छात्र गियर अनुपात की गणना करता है।
3) रिकॉर्डर: यह छात्र कैलकुलेटर के गणित की जाँच करता है, गियर अनुपात का क्या अर्थ है, इसकी व्याख्या करता है, और यह सुनिश्चित करता है कि टीम अपने इंजीनियरिंग नोटबुक में अपने सभी काम को रिकॉर्ड कर रही है।
यदि छात्रों के समूहों में तीन से अधिक छात्र हैं, तो एक ही भूमिका के लिए कई छात्र जिम्मेदार हो सकते हैं। यदि समूहों में तीन से कम सदस्य हैं, तो एक ही छात्र कई भूमिकाएँ निभा सकता है।
सहयोग मूल्यांकन मानदंड के लिए यहां क्लिक करें (Google Doc / .docx / .pdf ) या समूह-आधारित इंजीनियरिंग नोटबुक मूल्यांकन मानदंड के लिए यहां क्लिक करें (Google Doc .docx / .pdf) एक व्यक्तिगत इंजीनियरिंग नोटबुक रूब्रिक भी है, यहां क्लिक करें (गूगल डॉक / .docx / .pdf)। अंक निर्धारण के लिए उपयोग किए जाने वाले किसी भी मानदंड को कार्य शुरू होने से पहले छात्रों के साथ साझा किया जाना चाहिए और उन्हें समझाया जाना चाहिए।
गियर
गियर देखने में डिस्क की तरह होते हैं जिनके किनारों पर दांत बने होते हैं। यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि उनके दांत समान दूरी पर स्थित हैं क्योंकि गियर अपने दांतों को आपस में फंसाकर काम करते हैं, जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है। जब एक गियर घूमता है, तो वह
गियर को भी घुमाता है क्योंकि उनके दांत एक दूसरे के बीच स्थित होते हैं, जिसे मेशिंग कहा जाता है।
आमतौर पर शाफ्ट या बेस द्वारा अन्य भागों से जुड़े होते हैं। इसलिए, घूर्णी गति या शक्ति को एक शाफ्ट से दूसरे शाफ्ट तक संचारित करने के लिए गियर का उपयोग किया जाता है। शाफ्ट आमतौर पर गियर के केंद्र में स्थित होता है। ऊपर दिए गए VEX IQ गियर के चित्र में, शाफ्ट को गुजारने के लिए बना मध्य छेद वर्गाकार है क्योंकि IQ शाफ्ट वर्गाकार होते हैं
गियर
परिभाषित करने का एक मुख्य तरीका उसमें मौजूद दांतों की संख्या है।
शिक्षक सुझाव
छात्रों को VEX IQ पार्ट्स पोस्टर की ओर निर्देशित करना और उन्हें यह बताना सहायक हो सकता है कि सुपर किट में शामिल गियरों का नाम उनके दांतों की संख्या के आधार पर रखा गया है (60, 36 और 12 दांत वाले गियर)। यदि छात्र शाफ्ट पर गियर लगाने के तरीके को लेकर भ्रमित हैं, उन्हें MAD देखने के लिए निर्देशित किया जा सकता है। बॉक्स बनाते समय ध्यान दें कि इसके अंदर लगे सभी गियर शाफ्ट के केंद्र पर ही बने हुए हैं।
मेशेड गियर्स
जब दो गियर आपस में जुड़े होते हैं, तो एक गियर दूसरे को घुमाता है। जो गियर सबसे पहले घूमना शुरू करता है, उसे ड्राइविंग गियर कहते हैं। ड्राइविंग गियर को एक प्रकार के इनपुट के रूप में समझा जा सकता है। पहले गियर द्वारा घुमाए जा रहे गियर को ड्रिवन गियर कहा जाता है। अतः संचालित गियर ही आउटपुट है।
नीचे दिए गए एनिमेशन को देखें जिसमें आपस में जुड़े गियरों की कार्यप्रणाली दिखाई गई है।
आपने गौर किया होगा कि ड्राइविंग गियर और ड्रिवन गियर विपरीत दिशाओं में घूमते हैं। उन्हें विपरीत दिशाओं में घूमना पड़ता है क्योंकि उनके दांत आपस में जुड़े होते हैं और वे अपने केंद्रों पर घूमते हैं।
गियर अनुपात
गियर अनुपात इनपुट (ड्राइविंग गियर) और आउटपुट (ड्रिवन गियर) की तुलना है और इसकी गणना प्रत्येक गियर के दांतों की संख्या को
में रखकर की जाती है
ऊपर दिए गए उदाहरण में, ड्राइविंग गियर (इनपुट) और ड्रिवन गियर (आउटपुट) दोनों में 60 दांत हैं। गियर अनुपात की गणना करने का सूत्र
है:
आइए ऊपर दिए गए दो 60 दांत वाले गियर के उदाहरण का उपयोग करें क्योंकि यह गणना करने के लिए एक सरल अनुपात है।
इन दोनों आपस में जुड़े गियरों का गियर अनुपात 1:1 है, जिसका अर्थ है कि जब भी ड्राइविंग गियर (इनपुट) एक पूरा चक्कर लगाता है, तो ड्रिवन गियर (आउटपुट) भी एक पूरा चक्कर लगाता है।
शिक्षक सुझाव
यह सुनिश्चित करें कि छात्र यह पहचान सकें कि अनुपात इस कक्षा या किसी अन्य कक्षा से संबंधित हैं। सरल शब्दों में कहें तो, अनुपात दो संख्याओं की तुलना करने का एक कथन है।
साथ ही, यह सुनिश्चित करें कि छात्र यह समझें कि अंश और हर को समान संख्या से भाग देकर भिन्नों को सरल कैसे बनाया जाता है।
यांत्रिक लाभ
जब भी दो या दो से अधिक गियर आपस में जुड़ते हैं, तो उस संरचना के भीतर एक यांत्रिक लाभ उत्पन्न होता है।
यांत्रिक लाभ को मशीन के भीतर इनपुट बल में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया जाता है। इनपुट और आउटपुट की तुलना करके परिवर्तन को मापा जा सकता है।
ऊपर दिए गए उदाहरण में, इनपुट और आउटपुट का अनुपात 1:1 है, इसलिए ऐसा लग सकता है कि कोई यांत्रिक लाभ नहीं है, लेकिन वास्तव में है। जब दो गियर का आकार समान होता है, तो यांत्रिक लाभ को शक्ति स्थानांतरण कहा जाता है क्योंकि संचालित गियर और उसका शाफ्ट, ड्राइविंग गियर और उसके शाफ्ट के बराबर ही घूमता है। इस प्रकार ड्राइविंग गियर (इनपुट) ने अपनी सारी शक्ति ड्रिवन गियर (आउटपुट) को स्थानांतरित कर दी।
अगली गतिविधि में, आप अपने MAD की समीक्षा करेंगे। बॉक्स का निर्माण किया जाएगा और गति और टॉर्क के यांत्रिक लाभों की गणना और परीक्षण किया जाएगा।
अपने ज्ञान का विस्तार करें - दैनिक जीवन में
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गियर
कई यांत्रिक उपकरणों में गियर का उपयोग होता है। डिजिटल युग में, देखने में भले ही इनकी संख्या कम लगे, लेकिन छात्रों 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 समझाना चाहिए कि प्रत्येक उपकरण में गियर का उपयोग कैसे किया जाता है और गियर प्रणाली का कार्य क्या है।
यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं:
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कई साइकिलों में गियर का इस्तेमाल किया जाता है ताकि सवार तेजी से या अधिक बल के साथ पैडल चलाने के लिए गियर बदल सके।
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बिजली आने से पहले, रसोई में इस्तेमाल होने वाले हैंड-मिक्सर में गियर लगे होते थे, जिससे उपयोगकर्ता हैंडल वाले क्रैंक को एक दिशा में (जैसे ऊपर और नीचे) घुमा सकता था और मिक्सर के बीटर सामग्री वाले कटोरे में दूसरी दिशा में (जैसे आगे और पीछे) घूमते थे।
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जलचक्कियों में बल की दिशा को शक्ति हस्तांतरण के माध्यम से बदलने के लिए गियर का भी उपयोग किया जाता था। पानी टरबाइन (पानी का पहिया) को घुमाएगा, जो गियर को घुमाएगा, जिससे कारखाने में बिजली स्थानांतरित होगी जहां इसका उपयोग उत्पादों को पीसने, बेलने या हथौड़े से पीटने के लिए किया जाएगा।