एक चरखी ईंधन या बिजली का उपयोग नहीं करती है, और यह अपने आप नहीं चलती है, लेकिन यह अभी भी एक मशीन है। जिस तरह से मरियम-वेबस्टर डिक्शनरी द्वारा शब्द को परिभाषित किया गया है, वह मशीन नहीं है, बल्कि एक मशीन जिस तरह से इंजीनियर शब्द को परिभाषित करते हैं: "सरल मशीनें वे उपकरण हैं जिनका उपयोग हमारे द्वारा लागू बल को गुणा या बढ़ाने के लिए किया जा सकता है — अक्सर उस दूरी की कीमत पर जिसके माध्यम से हम बल लगाते हैं।"
प्रत्येक मशीन का एक यांत्रिक लाभ होता है
साधारण मशीनों की सूची में वे वस्तुएं शामिल हैं जिनका लोग हर दिन उपयोग करते हैं, जैसे हथौड़े, स्क्रूड्राइवर और डोरकोब्स। ये सभी उपकरण साधारण मशीनों की छह शास्त्रीय श्रेणियों में से एक में आते हैं। श्रेणियां हैं:
- पहिया और धुरि
- चरखी
- उत्तोलक
- इच्छुक विमान
- स्क्रू
- कील
कुछ वैज्ञानिक पेंच और कील को विशेष प्रकार के झुकाव वाले विमानों के रूप में मानते हैं, जो सूची को चार प्रविष्टियों तक कम कर देता है। आप चरखी को पहिया और धुरी के विशेष मामले के रूप में भी मान सकते हैं और सूची को तीन वस्तुओं तक कम कर सकते हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि सूची में कितने आइटम हैं, हालांकि, एक चरखी मशीन के रूप में योग्य है।
किसी मशीन के आउटपुट बल का उस पर लगाए गए बल के अनुपात को मशीन के के रूप में जाना जाता है यांत्रिक लाभ (एमए)। मशीन के मशीन होने के लिए, आउटपुट बल इनपुट बल से बड़ा होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि यांत्रिक लाभ हमेशा 1 से अधिक होना चाहिए। यांत्रिक लाभ जितना अधिक होगा, मशीन को काम करने के लिए आपको उतना ही कम बल लगाना होगा।
एक चरखी प्रणाली का यांत्रिक लाभ
आप चरखी के बिना एक निश्चित ऊंचाई तक भार उठाने के लिए आवश्यक बल की गणना करके एक चरखी प्रणाली के यांत्रिक लाभ की गणना कर सकते हैं (आउटपुट बल, एफ)हे) और फिर इसे चरखी (इनपुट बल F .) के साथ करने के लिए आवश्यक बल की गणना करनामैं). यांत्रिक लाभ आउटपुट बल और इनपुट बल का अनुपात है: MA = Fहे/ एफमैं. आउटपुट बल के संबंध में इनपुट बल जितना छोटा होता है, यांत्रिक लाभ उतना ही अधिक होता है।
एक साधारण चरखी प्रणाली के लिए, इसके यांत्रिक लाभ की गणना हास्यास्पद रूप से आसान है। आप बस उन रस्सियों की संख्या गिनें जो भार का समर्थन करती हैं।
एक बार जब आप यांत्रिक लाभ को जान लेते हैं, तो आप ज्ञात भार को उठाने के लिए आवश्यक बल की गणना कर सकते हैं। बल और वजन का मतलब एक ही है, इसलिए यांत्रिक लाभ की गणना करके, आप चरखी भार में कमी का पता लगाने में सक्षम होंगे।
यांत्रिक लाभ प्राप्त करने के लिए, आपको अधिक रस्सी खींचनी होगी
"रुको," आप कहते हैं। "आप कैसे जानते हैं कि यांत्रिक लाभ रस्सियों की संख्या के बराबर है?" इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आपको यह जानना होगा कि क्या काम क है, न कि उस तरह का काम जो आप अपनी 9-से-5 नौकरी में करते हैं।
जहाँ तक भौतिकविदों का संबंध है, आप दूरी (d) पर बल (F) लगाकर कार्य (W) करते हैं। आप दूरी से बल को गुणा करके कार्य की गणना करते हैं:
डब्ल्यू = एफ • डी।
कार्य ऊर्जा से संबंधित है, और चूंकि प्रकृति के सबसे मौलिक नियमों में से एक यह है कि ऊर्जा हमेशा संरक्षित रहती है, इसलिए कार्य को संरक्षित किया जाना चाहिए। यदि एक चरखी प्रणाली पर लगाया गया बल भार उठाने के लिए आवश्यक बल से कम है, तो आपके द्वारा किए जाने वाले कार्य की मात्रा को भार उठाने के लिए आवश्यक कार्य की मात्रा के बराबर करने के लिए कुछ बदलना होगा।
जो मात्रा बदलती है वह दूरी है। चरखी प्रणाली का उपयोग करते समय आप भार उठाने के लिए कम बल लगाते हैं, लेकिन भार को एक विशेष ऊंचाई तक बढ़ाने के लिए आपको अधिक रस्सी खींचनी पड़ती है। यदि आपके पास डबल पुली सिस्टम है, तो आपको दो गुना ज्यादा रस्सी खींचनी होगी; ट्रिपल पुली सिस्टम में, आपको तीन गुना ज्यादा खींचना पड़ता है, और इसी तरह। वास्तव में, किसी भी चरखी प्रणाली के लिए, आप भार का समर्थन करने वाली रस्सियों की संख्या की गणना करके खींची जाने वाली अतिरिक्त रस्सी की मात्रा की गणना कर सकते हैं।
वजन, बल और चरखी लोड में कमी
वजन और बल अलग-अलग मात्रा नहीं हैं। किसी वस्तु का भार कुछ और नहीं बल्कि उस पर गुरुत्वाकर्षण द्वारा लगाया गया बल है, इसलिए जब आप किसी वस्तु को उठाते हैं, तो आपको गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर बल लगाना पड़ता है। यदि आपके पास एक एकल चरखी प्रणाली है, तो चरखी आपको ऊपर की बजाय रस्सी पर नीचे खींचने की अनुमति देती है, जो निश्चित रूप से आसान है, लेकिन बल आप लगाते हैं अभी भी के बराबर है भार का भार तुम उठा रहे हो।
यदि आप पहले एक के नीचे एक चरखी जोड़ते हैं, तो दोनों पुली के चारों ओर रस्सी को लूप करें और दूसरी चरखी से लोड को निलंबित करें, लोड अब दो रस्सियों द्वारा समर्थित है। इसलिए इस नई, बेहतर चरखी प्रणाली का यांत्रिक लाभ 2 है, और इसका मतलब है कि आपको केवल परिश्रम करना होगा भार के आधे भार के बराबर बल इसे उठाने के लिए। पहले से तीसरे चरखी को निलंबित करें, रस्सी को इसके माध्यम से लूप करें ताकि तीन रस्सियां भार को निलंबित कर दें, और भार को उठाने के लिए आपको जो बल लगाना है वह उसके वजन का केवल एक तिहाई है।
सामान्य तौर पर, आप कह सकते हैं कि चरखी भार में कमी भार का समर्थन करने वाली रस्सियों की संख्या का व्युत्क्रम है, लेकिन कुछ व्यावहारिक चरखी प्रणालियों में चार से अधिक रस्सियाँ होती हैं। नतीजतन, अधिकतम चरखी भार में कमी जो आप महसूस कर सकते हैं वह भार के भार का एक-चौथाई है। वास्तव में, वास्तविक भार में कमी इससे थोड़ी कम है क्योंकि आपको पुली में घर्षण को ध्यान में रखना होगा।
एक उदाहरण चरखी वजन कैलकुलेटर
मान लीजिए कि आप 200 पाउंड के व्यक्ति को अकेले उठा सकते हैं, लेकिन यह आपकी भारोत्तोलन क्षमताओं की सीमा है। क्या आप 2,000 पौंड ऑटोमोबाइल उठाने के लिए एक चरखी प्रणाली तैयार कर सकते हैं? शायद इसलिए नहीं क्योंकि चार-चरखी प्रणाली भी वजन को केवल एक चौथाई कम कर देगी, और वह अभी भी 500 पाउंड है।
मान लीजिए कि आप चरखी प्रणाली की एक जोड़ी तैयार कर सकते हैं और उनमें से एक को खींचने के लिए एक दोस्त प्राप्त कर सकते हैं, जो आपके जितना मजबूत है। आपको अभी भी परेशानी होगी, लेकिन आप ऐसा करने में सक्षम हो सकते हैं क्योंकि प्रत्येक चरखी आधा वजन, या 1,000 पाउंड उठाएगी, और उस वजन का एक चौथाई 250 पाउंड है। यदि आप तीसरे चरखी और तीसरे व्यक्ति को नौकरी में जोड़ते हैं, हालांकि, प्रत्येक व्यक्ति को केवल 167 पाउंड बल लगाना होगा, जो कि उनकी क्षमता के भीतर है, इसलिए यह प्रणाली आसानी से काम करेगी।
एक चरखी वजन कैलकुलेटर इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि रस्सी खींची जाने पर कौन सा वजन पहले उठेगा क्योंकि अगर एक व्यक्ति दूसरे दो से पहले खींचता है, तो कार नहीं चलेगी। भार को ठीक से बाँटने के लिए तीनों लोगों को एक साथ खींचना पड़ता है और वज़न को तीनों पुलियों के बीच समान रूप से फैलाना पड़ता है। जब तीन लोग एक साथ काम करते हैं, तो कार को सहारा देने वाली १२ रस्सियाँ होती हैं, जो चरखी प्रणाली का यांत्रिक लाभ 12 और वाहन को उठाने के लिए आवश्यक शुद्ध बल को 2,000 12 = force तक कम कर देता है 167 पाउंड।
