गति को ध्यान में रखते हुए डिजाइन करना
भौतिकी किस प्रकार प्रतिस्पर्धी रोबोटों को प्रभावित कर सकती है?
VEX रोबोटिक्स प्रतियोगिताओं के लिए रोबोट डिजाइन करते समय, आपको यह याद रखना चाहिए कि रोबोट के चलने के दौरान कोई भी मोटर रोबोट की जड़ता के विरुद्ध काम करेगी। जड़त्व किसी वस्तु के वेग में परिवर्तन के प्रति उसका प्रतिरोध है। किसी वस्तु का द्रव्यमान और इसलिए उसका संवेग बढ़ने पर जड़त्व भी बढ़ जाता है। इसका मतलब यह है कि यदि आप अपने रोबोट में द्रव्यमान जोड़ते हैं और उसे उसकी आवश्यकता से अधिक भारी बनाते हैं, तो रोबोट के वेग को बदलने में मोटरें उतनी प्रभावी नहीं होंगी! इसलिए, यदि आप मोटरों की दक्षता को अधिकतम करना चाहते हैं, तो आपको यथासंभव हल्की और कम से कम सामग्री का उपयोग करने का प्रयास करना चाहिए।
, एक हल्के रोबोट को बहुत तेज़ी से चलाना भी कठिनाइयों का कारण बन सकता है। यदि आप किसी प्रतियोगिता के दौरान सटीक और सही हरकतें करने की कोशिश कर रहे हैं, तो आपको अपनी हरकतों के दौरान गति को कम करके शक्ति को कम करने की आवश्यकता हो सकती है।
आइए इस विचार का अन्वेषण करें कि टकराने वाली दो वस्तुओं का संवेग यह भविष्यवाणी करता है कि उनके टकराने के बाद क्या होगा। प्रतियोगिता परियोजनाओं को विकसित करते समय यह एक महत्वपूर्ण कारक है जिस पर विचार करना चाहिए क्योंकि आप चाहते हैं कि आपका रोबोट जितनी जल्दी हो सके उतनी तेजी से चले। आप यह भी चाहेंगे कि रोबोट में यथासंभव अधिक से अधिक ऐसे घटक निर्मित हों जो खेल के दौरान हेरफेर करने और संग्रह करने में उसे लाभ प्रदान करें।
किसी वस्तु की गति की मात्रा है और
गतिमान वस्तु के द्रव्यमान और वेग द्वारा निर्धारित होती है। इसलिए, अपने सभी घटकों सहित एक प्रतियोगिता रोबोट भारी हो सकता है और जितनी तेजी से संभव हो उतनी तेजी से चल सकता है। इसलिए, इसकी गति बहुत अधिक है। इस समय आपको यह विचार करना होगा कि जब यह क्षेत्र के किसी भाग या अन्य रोबोट के संपर्क में आता है तो क्या होता है।
एक्सप्लोरिंग वेलोसिटी गतिविधि से अपनी तालिका को देखें। आपने रोबोट के लिए अलग-अलग वेग निर्धारित करके और उसे तब तक आगे बढ़ाकर, जब तक वह गेंद से टकरा न जाए, टक्करों के दौरान ऊर्जा के हस्तांतरण का परीक्षण किया। आपने गौर किया होगा कि रोबोट के लिए निर्धारित उच्च वेग, निम्न वेगों की तुलना में टक्कर के बाद गेंद को अधिक दूर तक धकेलते हैं। यह रोबोट के संवेग का स्पष्ट प्रभाव है क्योंकि रोबोट का द्रव्यमान तो वही रहा लेकिन वेग बढ़ गया और इसलिए उसका संवेग भी बढ़ गया।
उस परीक्षण के बारे में ध्यान देने योग्य एक महत्वपूर्ण बात यह है कि गेंद गतिमान नहीं थी। रोबोट के टकराने से पहले, इसका वेग, संवेग और त्वरण तीनों शून्य थे। महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका द्रव्यमान संभवतः रोबोट के द्रव्यमान से काफी कम था। टक्कर के बाद, उसका त्वरण और परिणामस्वरूप उसका वेग और उसका संवेग सभी बढ़ गए। टक्कर के बाद गेंद का वेग कितना था, यह आंशिक रूप से गेंद के द्रव्यमान पर निर्भर करता था। हल्की गेंदें तेजी से गति पकड़ती हैं और तेजी से चलती हैं। यदि आपकी कक्षा अधिक द्रव्यमान वाली गेंद का उपयोग करती, जैसे कि बॉलिंग बॉल, तो टक्कर के बाद गेंद धीमी गति से और बहुत दूर तक
जाती
प्रतियोगिता की योजना बनाते समय इस बात पर विचार करना महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि रोबोट का संवेग बहुत अधिक हो तो आप मैदान के कुछ हिस्सों, अपने रोबोट के कुछ हिस्सों या अन्य रोबोटों के कुछ हिस्सों को नुकसान पहुंचा सकते हैं। कल्पना कीजिए कि आपका रोबोट बहुत तेज गति से चल रहा हो और किसी ऐसी वस्तु से टकरा जाए जो लुढ़क कर दूर न जा सके, जैसे कि पिछली गतिविधि में गेंद। टक्कर के दौरान उत्पन्न होने वाले बल (ऊर्जा) से वह वस्तु टूट सकती थी।
शिक्षक टूलबॉक्स
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टक्कर की व्याख्या
संवेग पर वेग के प्रभाव को समझने के लिए एक और महत्वपूर्ण बिंदु त्वरण और वेग के बीच का अंतर है। त्वरण वेग में परिवर्तन की दर है। पिछली 'एक्सप्लोरिंग वेलोसिटी' गतिविधि में, त्वरण एक महत्वपूर्ण कारक था क्योंकि टक्कर से पहले गेंद स्थिर अवस्था में थी। अतः टक्कर के कारण उत्पन्न त्वरण से ही गेंद अपने अंतिम वेग
पहुँचती है। यह न्यूटन के गति के द्वितीय नियम से संबंधित है: किसी वस्तु का त्वरण दो चरों पर निर्भर करता है - वस्तु पर लगने वाले बल(बलों)
कुल योग और वस्तु का द्रव्यमान। क्योंकि गेंद स्थिर अवस्था में थी, इसलिए उस पर लगने वाला कुल बल संभवतः शून्य था। रोबोट द्वारा टकराए जाने के बाद उसका त्वरण रोबोट के बल (संवेग) और गेंद के द्रव्यमान के गुणनफल के बराबर था। इस गतिविधि में भारी गेंदें (जैसे, बॉलिंग बॉल या बास्केटबॉल) हल्की गेंदों (जैसे, फुटबॉल या उछलने वाली हवा भरी गेंद) की तुलना में उतनी तेजी से गति नहीं पकड़ पातीं।
अपने ज्ञान का विस्तार करें
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बेसबॉल
इस गतिविधि को अन्य टक्करों से जोड़ने के लिए, छात्र बेसबॉल बल्लेबाज के स्विंग की गति और बल्ले से टकराने या उस पर प्रहार होने के बाद बेसबॉल कितनी तेजी से यात्रा करती है, इसकी जांच कर सकते हैं। उन्हें बल्ले के द्रव्यमान और बल्ले के द्रव्यमान (लकड़ी बनाम एल्यूमीनियम), घुमाते समय उसकी गति और गेंद से टकराते समय उसके संवेग के बीच के तालमेल पर विचार करने के लिए कहें।