আধুনিক মেশিনগুলির একটি মোটামুটি জটিল নকশা রয়েছে। যাইহোক, তাদের সিস্টেমের পরিচালনার নীতিটি সাধারণ প্রক্রিয়া ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে। তাদের মধ্যে একটি লিভার। পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে এটি কী প্রতিনিধিত্ব করে এবং এছাড়াও, লিভারটি কোন অবস্থায় ভারসাম্য বজায় রাখে? আমরা নিবন্ধে এই এবং অন্যান্য প্রশ্নের উত্তর দেব।
পদার্থবিদ্যায় লিভার
প্রত্যেকেরই ভালো ধারণা আছে এটি কী ধরনের প্রক্রিয়া। পদার্থবিজ্ঞানে, একটি লিভার হল একটি কাঠামো যা দুটি অংশ নিয়ে গঠিত - একটি মরীচি এবং একটি সমর্থন। একটি মরীচি একটি বোর্ড, একটি রড বা অন্য কোন কঠিন বস্তু হতে পারে যার একটি নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্য রয়েছে। রশ্মির নীচে অবস্থিত সমর্থনটি প্রক্রিয়াটির ভারসাম্য বিন্দু। এটি নিশ্চিত করে যে লিভারের ঘূর্ণনের একটি অক্ষ রয়েছে, এটিকে দুটি বাহুতে বিভক্ত করে এবং সিস্টেমটিকে মহাকাশে অগ্রসর হতে বাধা দেয়।
মানবতা প্রাচীনকাল থেকে লিভার ব্যবহার করে আসছে, প্রধানত ভারী বোঝা উত্তোলনের কাজকে সহজতর করার জন্য। যাইহোক, এই প্রক্রিয়া একটি বিস্তৃত প্রয়োগ আছে. তাই এটি লোড একটি বড় আবেগ দিতে ব্যবহার করা যেতে পারে. যেমন একটি আবেদন একটি প্রধান উদাহরণমধ্যযুগীয় ক্যাটাপল্ট।
লিভারে কাজ করছে বাহিনী
লিভারের বাহুতে কাজ করে এমন শক্তিগুলি বিবেচনা করা সহজ করতে, নিম্নলিখিত চিত্রটি বিবেচনা করুন:
আমরা দেখি যে এই প্রক্রিয়াটির বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের বাহু রয়েছে (dR<dF)। দুটি বাহিনী কাঁধের প্রান্তে কাজ করে, যা নীচের দিকে পরিচালিত হয়। বাহ্যিক বল F লোড R কে উত্তোলন করে এবং দরকারী কাজ সম্পাদন করে। লোড R এই লিফটকে প্রতিরোধ করে।
আসলে, এই সিস্টেমে একটি তৃতীয় শক্তি কাজ করছে - সমর্থন প্রতিক্রিয়া। যাইহোক, এটি অক্ষের চারপাশে লিভারের ঘূর্ণন প্রতিরোধ বা অবদান রাখে না, এটি শুধুমাত্র নিশ্চিত করে যে পুরো সিস্টেমটি এগিয়ে না যায়৷
এইভাবে, লিভারের ভারসাম্য শুধুমাত্র দুটি শক্তির অনুপাত দ্বারা নির্ধারিত হয়: F এবং R.
যান্ত্রিক ভারসাম্যের অবস্থা
লিভারের জন্য ভারসাম্য সূত্রটি লেখার আগে, আসুন ঘূর্ণন গতির একটি গুরুত্বপূর্ণ শারীরিক বৈশিষ্ট্য বিবেচনা করি - শক্তির মুহূর্ত। এটি কাঁধ d এবং বল F:
এর গুণফল হিসাবে বোঝা যায়
M=dF.
এই সূত্রটি বৈধ হয় যখন বল F লিভার বাহুর উপর লম্বভাবে কাজ করে। d মানটি ফুলক্রাম (ঘূর্ণনের অক্ষ) থেকে F বল প্রয়োগের বিন্দু পর্যন্ত দূরত্ব বর্ণনা করে।
স্ট্যাটিক্স মনে রেখে, আমরা লক্ষ্য করি যে সিস্টেমটি তার অক্ষের চারপাশে ঘুরবে না যদি এর সমস্ত মুহুর্তের যোগফল শূন্যের সমান হয়। এই যোগফলটি খুঁজে বের করার সময়, শক্তির মুহূর্তের চিহ্নটিও বিবেচনায় নেওয়া উচিত।যদি প্রশ্নে থাকা বলটি ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘুরতে থাকে, তাহলে যে মুহূর্তটি তৈরি হবে সেটি হবে ইতিবাচক। অন্যথায়, শক্তির মুহূর্ত গণনা করার সময়, এটি একটি নেতিবাচক চিহ্ন দিয়ে নিন।
লিভারের জন্য ঘূর্ণন ভারসাম্যের উপরোক্ত শর্তটি প্রয়োগ করে, আমরা নিম্নলিখিত সমতা পাই:
dRR - dFF=0.
এই সমতাকে রূপান্তরিত করে, আমরা এটিকে এভাবে লিখতে পারি:
dR/dF=F/R.
শেষ অভিব্যক্তি হল লিভার ব্যালেন্স সূত্র। সমতা বলে: dF dR এর তুলনায় d
F লিভারেজ যত বেশি হবে, R.এর ভারসাম্য বজায় রাখতে কম বল F প্রয়োগ করতে হবে
বলের মুহূর্তের ধারণা ব্যবহার করে প্রদত্ত লিভারের ভারসাম্যের সূত্রটি প্রথম পরীক্ষামূলকভাবে আর্কিমিডিস খ্রিস্টপূর্ব ৩য় শতাব্দীতে পেয়েছিলেন। e তবে তিনি এটি একচেটিয়াভাবে অভিজ্ঞতার দ্বারা পেয়েছেন, যেহেতু সেই সময়ে শক্তির মুহূর্তটির ধারণাটি পদার্থবিজ্ঞানে প্রবর্তিত হয়নি।
লিভারের ভারসাম্যের লিখিত অবস্থাটিও বোঝা সম্ভব করে তোলে কেন এই সাধারণ প্রক্রিয়াটি উপায়ে বা শক্তিতে জয় দেয়। আসল বিষয়টি হ'ল আপনি যখন লিভারের বাহু ঘুরিয়ে দেন, তখন একটি বৃহত্তর দূরত্ব আরও দীর্ঘ হয়। একই সময়ে, একটি ছোট শক্তির চেয়ে একটি ছোট শক্তি এটিতে কাজ করে। এই ক্ষেত্রে, আমরা শক্তি একটি লাভ পেতে. যদি কাঁধের প্যারামিটারগুলি একই থাকে এবং লোড এবং বল বিপরীত হয়, তবে আপনি পথে একটি লাভ পাবেন৷
ভারসাম্য সমস্যা
আর্ম বিমের দৈর্ঘ্য ২ মিটার। সমর্থনমরীচির বাম প্রান্ত থেকে 0.5 মিটার দূরত্বে অবস্থিত। এটি জানা যায় যে লিভারটি ভারসাম্যের মধ্যে রয়েছে এবং 150 N একটি বল এটির বাম কাঁধে কাজ করে৷ এই শক্তির ভারসাম্য বজায় রাখতে ডান কাঁধে কী ভর রাখতে হবে৷
এই সমস্যা সমাধানের জন্য, আমরা উপরে লেখা ব্যালেন্স নিয়ম প্রয়োগ করি, আমাদের আছে:
dR/dF=F/R=>
1, 5/0, 5=150/R=>
R=50 N.
এইভাবে, লোডের ওজন 50 N এর সমান হওয়া উচিত (ভর নিয়ে বিভ্রান্ত হবেন না)। আমরা মহাকর্ষের সূত্র ব্যবহার করে এই মানটিকে সংশ্লিষ্ট ভরে অনুবাদ করি, আমাদের আছে:
m=R/g=50/9, 81=5.1 kg।
মাত্র 5.1 কেজি ওজনের একটি শরীরের 150 N শক্তির ভারসাম্য থাকবে (এই মানটি 15.3 কেজি ওজনের শরীরের ওজনের সাথে মিলে যায়)। এটি শক্তির তিনগুণ বৃদ্ধি নির্দেশ করে৷
