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गति को ध्यान में रखते हुए डिजाइन करना

दो VEX छात्र एक प्रतियोगिता में एक कस्टम रोबोट चला रहे हैं, तथा रोबोट का उपयोग करके एक घन उठा रहे हैं।
प्रतिस्पर्धी रोबोटों के लिए बलों का अनुकूलन एक चुनौती है

भौतिकी प्रतिस्पर्धी रोबोटों को कैसे प्रभावित कर सकती है

VEX रोबोटिक्स प्रतियोगिताओं के लिए रोबोट डिजाइन करते समय, आपको यह याद रखना चाहिए कि जब भी रोबोट चल रहा होगा, कोई भी मोटर रोबोट की जड़ता के विरुद्ध संघर्ष करेगी। जड़त्व किसी वस्तु का उसके वेग में परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध है। वस्तु का द्रव्यमान बढ़ने पर जड़त्व बढ़ता है और परिणामस्वरूप उसका संवेग भी बढ़ता है। इसका मतलब यह है कि यदि आप अपने रोबोट में द्रव्यमान जोड़ते हैं और उसे आवश्यकता से अधिक भारी बनाते हैं, तो मोटर रोबोट के वेग को बदलने में उतनी प्रभावी नहीं होंगी! इसलिए, यदि आप मोटरों की दक्षता को अधिकतम करना चाहते हैं तो आपको यथासंभव हल्के और कम से कम सामग्रियों का उपयोग करने का प्रयास करना चाहिए।

दूसरी ओर, हल्के रोबोट को बहुत तेजी से चलाने से भी कठिनाइयां आ सकती हैं। यदि आप किसी प्रतियोगिता के दौरान सटीक और सटीक चालें चलने का प्रयास कर रहे हैं, तो आपको अपनी चालों के दौरान वेग को कम करके शक्ति को कम करने की आवश्यकता हो सकती है।

आइये इस विचार का अन्वेषण करें कि दो टकराने वाली वस्तुओं का संवेग यह पूर्वानुमान लगाता है कि उनके टकराने के बाद क्या होगा। प्रतियोगिता परियोजनाओं को विकसित करते समय यह एक महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि आप चाहते हैं कि आपका रोबोट यथासंभव तेजी से चले। आप रोबोट में यथासंभव अधिक से अधिक घटक भी शामिल करना चाहेंगे, जिससे खेल के दौरान उसे हेरफेर करने और संग्रह करने में लाभ मिल सके।

संवेग किसी वस्तु की गति की मात्रा है और यह गतिशील वस्तु के द्रव्यमान और वेग से निर्धारित होती है। इसलिए, अपने सभी घटकों के साथ एक प्रतिस्पर्धी रोबोट भारी हो सकता है और यथासंभव तेज गति से चल सकता है। इसलिए, इसकी गति बहुत अधिक है। यह वह समय है जब आपको यह विचार करने की आवश्यकता है कि क्या होता है जब यह क्षेत्र के कुछ हिस्सों या अन्य रोबोटों के संपर्क में आता है।

वेग अन्वेषण गतिविधि से अपनी तालिका पर वापस देखें। आपने रोबोट के लिए अलग-अलग वेग निर्धारित करके तथा उसे गेंद से टकराने तक आगे बढ़ाकर टकराव के दौरान ऊर्जा के स्थानांतरण का परीक्षण किया। आपने देखा होगा कि रोबोट के लिए निर्धारित उच्च वेग ने टक्कर के बाद गेंद को कम वेग की तुलना में अधिक दूर धकेला। यह रोबोट की गति का एक स्पष्ट प्रभाव है क्योंकि रोबोट का द्रव्यमान वही रहा लेकिन वेग बढ़ गया और इसलिए, इसकी गति बढ़ गई।

उस परीक्षण के बारे में विचार करने के लिए महत्वपूर्ण बात यह है कि गेंद गति नहीं कर रही थी। रोबोट के उससे टकराने से पहले उसका वेग, संवेग और त्वरण शून्य था। महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका द्रव्यमान संभवतः रोबोट के द्रव्यमान से बहुत कम था। टक्कर के बाद, इसका त्वरण और परिणामस्वरूप इसका वेग और इसका संवेग सभी बढ़ गए। टक्कर के बाद गेंद का वेग कितना तेज था, यह आंशिक रूप से गेंद के द्रव्यमान पर निर्भर करता था। हल्की गेंदें तेजी से गति करती हैं और तेजी से चलती हैं। यदि आपकी कक्षा ने अधिक द्रव्यमान वाली गेंद का उपयोग किया है, तो एक बॉलिंग बॉल की कल्पना करें, गेंद टक्कर के बाद धीरे-धीरे और बहुत दूर नहीं चली होगी।

फिर, प्रतियोगिता की योजना बनाते समय इस पर विचार करना महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि रोबोट की गति बहुत अधिक है तो आप मैदान के कुछ हिस्सों, अपने रोबोट के कुछ हिस्सों या अन्य रोबोट के कुछ हिस्सों को तोड़ सकते हैं। कल्पना कीजिए कि यदि आपके रोबोट की गति बहुत अधिक हो और वह किसी ऐसी वस्तु से टकरा जाए जो पिछली गतिविधि में गेंद की तरह लुढ़क कर दूर नहीं जा सकती। वह वस्तु टक्कर के प्रभाव बल (ऊर्जा) से टूट सकती थी।

शिक्षक टूलबॉक्स आइकन शिक्षक टूलबॉक्स - टक्कर की आगे व्याख्या

संवेग पर वेग के प्रभाव को समझने में एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु त्वरण और वेग के बीच का अंतर है। त्वरण वेग में परिवर्तन की दर है। पिछली वेग अन्वेषण गतिविधि में, त्वरण एक महत्वपूर्ण कारक था, क्योंकि टक्कर से पहले गेंद स्थिर थी। अतः टक्कर के कारण उत्पन्न त्वरण के कारण ही गेंद अपने अंतिम वेग तक पहुँचती है।
यह न्यूटन के गति के दूसरे नियम से जुड़ता है: कि किसी वस्तु का त्वरण दो चरों पर निर्भर करता है - वस्तु पर कार्यरत बलों का शुद्ध या योग, और वस्तु का द्रव्यमान। गेंद पर लगने वाला शुद्ध बल शून्य था, क्योंकि वह स्थिर थी। रोबोट से टकराने के बाद इसका त्वरण रोबोट के बल (संवेग) और गेंद के द्रव्यमान की मात्रा का गुणनफल था। इस गतिविधि में भारी गेंदें (जैसे, बॉलिंग बॉल या बास्केटबॉल) हल्की गेंदों (जैसे, सॉकर बॉल या उछाल वाली फुलाने योग्य गेंद) की तुलना में उतनी तेजी से गति नहीं करेंगी।

अपनी शिक्षा का विस्तार करें आइकन अपनी शिक्षा का विस्तार करें - बेसबॉल

इस गतिविधि को अन्य टकरावों से जोड़ने के लिए, छात्र बेसबॉल बल्लेबाज के स्विंग की गति की जांच कर सकते हैं और यह भी देख सकते हैं कि बल्ले से टकराने या बल्ले से टकराने के बाद बेसबॉल कितनी तेजी से आगे बढ़ता है। उन्हें बल्ले के द्रव्यमान तथा बल्ले के द्रव्यमान (लकड़ी बनाम एल्युमीनियम), घुमाते समय उसकी गति तथा गेंद से टकराते समय उसके संवेग के बीच के अंतर पर विचार करने को कहें।