एक कील के यांत्रिक लाभ की गणना कैसे करें

चाकू, पुश पिन और छेनी में क्या समानता है? अगर आपको लगता है कि वे सभी तेज हैं और चीजों को काट या काट सकते हैं, तो आप आंशिक रूप से सही हैं, लेकिन अब सूची में एक दरवाजा जोड़ें। यह विशेष रूप से तेज नहीं है, और यह कुछ भी नहीं काट सकता है, लेकिन यह अभी भी संबंधित है, क्योंकि सभी आइटम वेजेज के उदाहरण हैं।

विज्ञान के लिए सरल मशीनों के रूप में ज्ञात छह उपकरणों में से एक कील है। कील के अलावा, साधारण मशीनों में झुका हुआ विमान, पेंच, पहिया और धुरी, चरखी और लीवर शामिल हैं। कुछ वैज्ञानिक गियर को सातवीं प्रविष्टि के रूप में शामिल करते हैं, लेकिन अन्य गियर को एक जटिल मशीन के रूप में मानते हैं जिसमें पहिया और धुरी और लीवर दोनों शामिल होते हैं।

एक साधारण मशीन एक अल्पविकसित उपकरण है जो आपके द्वारा उस पर लागू होने वाले बल को गुणा करता है। यह आंतरिक घटकों वाला एक उपकरण नहीं है जिसके लिए एक शक्ति स्रोत की आवश्यकता होती है, जैसे कि एक ऑटोमोबाइल इंजन, लेकिन वास्तविक दुनिया में काम करने के लिए यह कम महत्वपूर्ण नहीं है। जब तक सभ्यता मौजूद है, तब तक सरल मशीनें मौजूद हैं, और आप यह भी तर्क दे सकते हैं कि सरल मशीनों की खोज, जैसे कि पहिया और कील, ने पहले सभ्यता को संभव बनाया जगह।

एक साधारण मशीन द्वारा लगाए गए बढ़े हुए बल के लिए ट्रेडऑफ़ यह है कि आपको बल को लंबी दूरी पर लागू करना होगा। मशीन का यांत्रिक लाभ उस दूरी के अनुपात में उबलता है जिस पर आप दूरी पर बल लगाते हैं मशीन बल लागू करती है, और यांत्रिक लाभ से अधिक होने के लिए उत्तरार्द्ध छोटा होना चाहिए 1. 1 से कम यांत्रिक लाभ वाली मशीन का उपयोग करना उतना ही उपयोगी होगा जितना कि टेलीस्कोप के गलत पक्ष को देखना।

एक पच्चर दो-तरफा झुकाव वाले विमान के समान है, लेकिन इसे अपनी योग्यता के आधार पर एक मशीन माना जाता है क्योंकि इसका उपयोग हमेशा एक विशेष उद्देश्य के लिए किया जाता है, जो चीजों को अलग करना है। पच्चर की नोक जितनी तेज होगी और उसके किनारों का झुकाव जितना कोमल होगा, पच्चर उतना ही अधिक बल देगा। इसलिए पतले ब्लेड वाले नुकीले चाकू मोटे ब्लेड वाले सुस्त चाकू की तुलना में काटने के लिए बेहतर होते हैं।

गणितीय शब्दों में, एक पच्चर का आदर्श यांत्रिक लाभ (IMA) उस दूरी का अनुपात है जो पच्चर उस सामग्री में प्रवेश करता है जो इसे विभाजित कर रहा है (घ) विभाजन की चौड़ाई तक (वू):

आईएमए = डी/डब्ल्यू

यह कील बल गणना है, लेकिन आप इसका उपयोग किसी विशेष सामग्री में कील द्वारा लगाए गए बल की सीधे गणना करने के लिए नहीं कर सकते क्योंकि यह घर्षण को ध्यान में नहीं रखता है। आप मक्खन के माध्यम से काटने की तुलना में पनीर के माध्यम से अधिक घर्षण काटने का सामना करते हैं, और घर्षण पच्चर की प्रेरक शक्ति को ऑफसेट करने के लिए कार्य करता है।

आप एक पच्चर की नोक पर बल की गणना करने के लिए एक कील के आदर्श यांत्रिक लाभ का उपयोग कर सकते हैं (एफ_टी) यदि आप कील पर लागू बल को जानते हैं (एफ_ए). संबंध है:

एफ_टी = (आईएमए) × एफ_ए = डी/डब्ल्यू × एफ_ए

हालाँकि, यह संबंध अधूरा है, क्योंकि इसमें कील का विरोध करने वाला घर्षण बल शामिल नहीं है। यह बल कील और इसके बंटवारे वाली सामग्री दोनों के घर्षण के गुणांक पर निर्भर करता है, इसलिए यह अत्यधिक परिवर्तनशील है। यदि पच्चर और सामग्री के बीच गतिज घर्षण का गुणांक है, तो कुल घर्षण बल (एफ_एफ) प्रस्ताव का विरोध है:

एफ_एफ = μF_नहीं

कहा पे एफ_नहीं कील और सामग्री की सीमा पर लगाया जाने वाला सामान्य बल है। एफ_नहीं कील के कोण पर निर्भर करता है।

एक बार जब आप गणना कर लेते हैं एफ_एफ, आप कील की नोक द्वारा लगाए गए बल को निर्धारित कर सकते हैं। यह है:

एफ_टी - एफ_एफ