एक संतुलन ठीक वही करता है जो नाम से पता चलता है: यह दो वस्तुओं को संतुलित करता है। एक का उपयोग करके, आप किसी वस्तु का द्रव्यमान निर्धारित कर सकते हैं।
आइए देखें कि कैसे स्वयं करें (DIY) पैमाना या संतुलन बनाया जाए, और देखें कि इसके पीछे का भौतिकी सिद्धांत कैसे काम करता है।
स्कूल परियोजनाओं के लिए बीम बैलेंस मॉडल कैसे बनाएं
अपना होममेड मास बैलेंस स्केल बनाने के लिए आपको निम्नलिखित की आवश्यकता होगी:
- एक मजबूत बीम, जिसे आपके वजन के आधार पर चुना जा सकता है। यदि आप बहुत भारी वस्तुओं का वजन कर रहे हैं, तो आपको एक विशाल संतुलन पैमाना बनाने के लिए लकड़ी के टुकड़े की आवश्यकता हो सकती है। अधिक संभावना है, आप एक छोटा संतुलन बनाना चाहेंगे जिसका उपयोग पेपर क्लिप या सिक्कों जैसी छोटी वस्तुओं को तौलने के लिए किया जा सकता है। एक छोटे से संतुलन के लिए, आप बीम के रूप में एक पॉप्सिकल स्टिक का उपयोग कर सकते हैं।
- एक आधार, जो बीच में एक बिंदु पर (या एक बिंदु के बहुत करीब) बीम का समर्थन करेगा। एक छोटे से पॉप्सिकल स्केल के लिए, रबर की एक कील का उपयोग करना, जैसे कि एक पतला इरेज़र, काम कर सकता है।
- ज्ञात भार की छोटी वस्तुएँ अज्ञात वस्तु के द्रव्यमान को मापने के साधन के रूप में कार्य करती हैं।
ज्ञात वजन की छोटी वस्तुओं के उद्देश्य को समझने के लिए, हमें यह जानना होगा कि संतुलन या पैमाना कैसे काम करता है।
बीम बैलेंस कैसे काम करता है?
बीम बैलेंस के पीछे का भौतिक सिद्धांत टॉर्क है। फुलक्रम (जिसे लीवर आर्म कहा जाता है) से कुछ दूरी पर बीम पर लगाया गया बल, या वह बिंदु जहां यह संतुलित होता है, एक टॉर्क पैदा करता है। यदि बलाघूर्ण असंतुलित हैं तो बलाघूर्ण घूर्णी गति को जन्म देता है।
एक बीम संतुलन द्रव्यमान या वजन को मापने के लिए इस सिद्धांत का उपयोग करता है।
टोक़ के लिए सूत्र,, is
\tau = F\गुना r
कहां हैएफवस्तु द्वारा लगाया गया बल है, औरआरलीवर आर्म है। ध्यान दें कि ऑपरेशन एक क्रॉस उत्पाद है, जो एक वेक्टर ऑपरेशन है, न कि गुणन। क्रॉस उत्पाद केवल गैर-शून्य होगा यदि बल का कुछ घटक लीवर आर्म के लंबवत हो।
यह स्पष्ट है कि बीम संतुलन के लिए, लीवर आर्म को एक वेक्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है जो फुलक्रम से शुरू होता है और बीम के अंत की ओर इशारा करता है। बल वेक्टर उस बिंदु से शुरू होता है जहां द्रव्यमान स्थित होता है, और यह गुरुत्वाकर्षण की दिशा के समानांतर होता है।
यह देखने के लिए कि क्या यह समीकरण समझ में आता है, एक दरवाजा खोलने के बारे में सोचें। दरवाजा खोलने के लिए आपको दरवाजे की ओर सीधा खींचना होगा। यदि आप दरवाजे के किनारे का सामना कर रहे थे और धक्का या खींच रहे थे, तो आप दरवाजा नहीं खोलेंगे। टोक़ के लिए समीकरण ठीक उसी भौतिक घटना का वर्णन करता है।
द्वि-आयामी समस्याओं के लिए, सूत्र बन जाता है
\tau=Fr\sin{\theta}
जिस स्थिति में क्रॉस उत्पाद किया गया है, और बल की दिशाओं और लीवर आर्म के बीच के कोण की साइन ine है। जैसे ही बल और लीवर आर्म के बीच का कोण 0 के करीब पहुंचता है, टॉर्क भी 0 पर जाता है, जो समझ में आता है।
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किसी वस्तु के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए संतुलन का उपयोग करने के लिए, अज्ञात द्रव्यमान की वस्तु को संतुलन के एक छोर पर रखा जाना चाहिए। यह एक बलाघूर्ण उत्पन्न करेगा और संतुलन आधार के चारों ओर घूमेगा और बलाघूर्ण संतुलित होने तक जमीन पर टिका रहेगा। तो हम टोक़ को कैसे संतुलित कर सकते हैं?
यह वह जगह है जहाँ ज्ञात द्रव्यमान की वस्तुओं की आवश्यकता होती है।
हम धीरे-धीरे ज्ञात द्रव्यमान की वस्तुओं को विपरीत छोर पर जोड़ सकते हैं और उपयुक्त बल का निर्धारण करना शुरू कर सकते हैं। जब बीम संतुलित होती है, और दोनों सिरे जमीन से समान ऊंचाई पर होते हैं, तो बीम के दोनों सिरों पर बल संतुलित होते हैं।
जब ऐसा होता है, तो आप बीम को संतुलित करने के लिए आवश्यक कुल द्रव्यमान को जोड़ सकते हैं, जो अज्ञात वस्तु के द्रव्यमान को निर्धारित करता है।
याद रखें, बीम के दोनों किनारों पर लीवर की भुजाएँ बिल्कुल समान होनी चाहिए। यदि नहीं, तो बल आघूर्ण को संतुलित करने के लिए आवश्यक बल बिल्कुल समान नहीं होंगे, और अज्ञात द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए अतिरिक्त गणना की आवश्यकता होगी।
