वजन को तराजू से, रूलर से दूरी, मैनोमीटर से दबाव आदि से मापा जाता है। क्या किसी ऐसे उपकरण का आविष्कार किया गया है जो बल को मापता है? ऐसा उपकरण निश्चित रूप से मौजूद है। इसे डायनेमोमीटर कहते हैं। वैसे, घर पर अपने हाथों से, बल मापने के लिए एक सरल लेकिन काफी कुशल उपकरण बनाना आसान है, आपका अपना विशेष डायनेमोमीटर।
द्रव्यमान, बल, भार
बातचीत में हम अक्सर द्रव्यमान और वजन जैसी अवधारणाओं को भ्रमित करते हैं। उनके बीच क्या अंतर है? छोटा उदाहरण। हमारे पास एक जिम्नास्टिक केटलबेल है जिसका वजन 32 किलो है। यह हमारे घरेलू तराजू कितना दिखाएगा, अगर हम इस लोहे के उत्पाद को उन पर रख दें। चलो मानसिक रूप से चंद्रमा की सतह पर चलते हैं। हम अपने साथ ले जाने वाले तराजू की रीडिंग बदल देंगे और केवल 5 किलो 120 ग्राम होंगे। लेकिन हमारे सिस्टम के सबसे बड़े ग्रह बृहस्पति पर, सबसे बड़े गुरुत्वाकर्षण के साथ, तराजू सभी 84.5 किलो दिखाएगा। क्या केटलबेल का द्रव्यमान बदल गया है? सं.
यह कैसे हो सकता है? आइए बाहरी अंतरिक्ष में एक भार रखें, जहां भारहीनता की स्थिति में तराजू बिल्कुल शून्य दिखाएगा। वजन चला गया है? यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह मामला नहीं है, यह हमारे जिमनास्टिक तंत्र को एक अच्छी गति से फैलाने और इसे एक या दूसरे लक्ष्य पर निर्देशित करने के लायक है। यदि चंद्रमा, पृथ्वी, बृहस्पति पर भी यही प्रयोग दोहराया जाए, बशर्ते कि गतिजिस क्षण किसी विघ्न से टकराने पर वही होगा, विनाश समान होगा।
सभी उदाहरणों में केटलबेल का द्रव्यमान 32 किग्रा रहता है। क्या बदल रहा है? वह बल जिससे भार तुला के प्लेटफार्म पर दबाता है। और इसे मापने के लिए, "वजन" नामक यह बल किलोग्राम में नहीं, बल्कि न्यूटन में सही है।
एक न्यूटन का बल पृथ्वी की सतह पर 102 ग्राम भार के भार के बराबर होता है।
तो, अपने हाथों से एक डायनेमोमीटर बनाकर, हम बल के रूप में इतनी महत्वपूर्ण भौतिक मात्रा को मापने में सक्षम होंगे।
डायनेमोमीटर डिजाइन का सामान्य सिद्धांत
गुरुत्वाकर्षण बल को मापने के लिए शायद ही कभी प्रयोग किया जाता है। यह न केवल असुविधाजनक है (वजन या काउंटरवेट केवल लंबवत रूप से काम कर सकता है), बल्कि पूरी तरह से सटीक भी नहीं है। तथ्य यह है कि हमारी पृथ्वी काफी गोलाकार नहीं है। यह एक दीर्घवृत्ताभ है, जो ध्रुवों पर थोड़ा चपटा होता है। इसलिए, भूमध्य रेखा पर ग्रह के केंद्र की दूरी ध्रुव की तुलना में अधिक है, इसके अलावा, भूमध्य रेखा पर, कोई भी शरीर केन्द्रापसारक बल से प्रभावित होता है, जो इसके वजन को थोड़ा कम करता है, इसलिए वजन कम करने की गारंटी के लिए (यद्यपि अधिक नहीं, केवल 0.5% तक), आपको केवल ध्रुव से भूमध्य रेखा तक जाने की आवश्यकता है।
इसलिए, बल को मापने के लिए, लोचदार तत्वों पर उपकरणों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। और कभी-कभी एक बल को मापना आवश्यक होता है जो कि बहुत बड़ा होता है, उदाहरण के लिए, एक अंतरिक्ष वाहक रॉकेट के इंजन का जोर। कोई केवल कल्पना कर सकता है कि ऐसा डायनेमोमीटर कैसा होना चाहिए।
आप शायद ही इसे अपने हाथों से बना सकते हैं। लेकिन सभी "बिजली मीटर" के संचालन का सिद्धांत समान है: बललोचदार तत्व को विकृत करता है, उपकरण इस विकृति के मान को ठीक करता है।
मानक डायनेमोमीटर
स्कूल भौतिकी पाठों के प्रयोगशाला कार्य में बल मापने के लिए एक साधारण स्प्रिंग डिवाइस का उपयोग किया गया था। विचार करें कि अपने हाथों से डायनेमोमीटर कैसे बनाया जाए, यह किसी स्कूल से बदतर नहीं है।
जिस आधार पर पूरी डिवाइस को असेंबल किया जाता है वह लकड़ी का एक साधारण तख़्त या पॉली कार्बोनेट, प्लास्टिक, टिन की एक पट्टी है, कई विकल्प हैं। प्लेट पर एक स्प्रिंग होता है, जिसका एक सिरा मजबूती से तय होता है, दूसरा उस पिंड से जुड़ा होता है जिसके माध्यम से बल का संचार होता है। एक नियम के रूप में, यह एक स्टील हुक है। वसंत के खिंचाव की डिग्री लागू बल के समानुपाती होती है। विरूपण की मात्रा पैमाने पर परिलक्षित होती है, जिसे न्यूटन में लागू किया जाता है। डायनेमोमीटर इस तरह काम करता है। घर पर अपने हाथों से, इसे वसंत से बनाना जरूरी नहीं है, कोई लोचदार सामग्री, उदाहरण के लिए, एक लोचदार बैंड, ठीक काम करेगा।
अंशांकन
बल मीटर को काम करने के लिए, इसे कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए आप गुरुत्वाकर्षण का उपयोग कर सकते हैं। यह ज्ञात है कि एक न्यूटन का बल 102 ग्राम के वजन से मेल खाता है। डायनेमोमीटर को निम्नलिखित क्रम में अपने हाथों से कैलिब्रेट किया जाता है:
- डायनेमोमीटर लंबवत है;
- जबकि स्प्रिंग लोड नहीं होता है, पॉइंटर की स्थिति 0 से मेल खाती है;
- डायनेमोमीटर 102 ग्राम वजन से भरा हुआ है, निशान 1 न्यूटन है;
- 204 ग्राम का वजन 2 न्यूटन आदि का अंक देगा।
जैसा कि आप देख सकते हैं, सेट अप करेंDIY डायनेमोमीटर आसान है।
"होम" डायनेमोमीटर के विभिन्न डिज़ाइन
मापे जाने वाले भार पर निर्णय लेना आवश्यक है। और डायनेमोमीटर बनाने से पहले गणना करना बेहतर है। अपने हाथों से, आप एक शक्तिशाली उपकरण और एक छोटा, लेकिन अधिक संवेदनशील दोनों बना सकते हैं। और कई डिज़ाइन विकल्प हैं।
उदाहरण के लिए, रबर से अपने हाथों से डायनेमोमीटर बनाना आसान है। यह क्लासिक "स्कूल" से अलग नहीं है। अंतर केवल इतना है कि स्प्रिंग के बजाय, एक अधिक सुलभ इलास्टिक बैंड का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, नीचे की मछली पकड़ने वाली छड़ी या मॉडल विमान से।
थोड़ी सी कल्पना के साथ, एक साधारण डिस्पोजेबल सिरिंज ताकत मापने के लिए एक उपकरण में बदल जाती है। डिवाइस को चित्र में दिखाया गया है, जिस पर ध्यान केंद्रित करने की एकमात्र चीज सिरिंज प्लंजर है, जिसे घुमाया जाना चाहिए (या एक तेज चाकू से काटा जाना चाहिए) ताकि यह बिना किसी प्रयास के सिरिंज बॉडी के अंदर चले जाए।
आप चाहें तो अपने हाथों से एक पेन से डायनेमोमीटर बना सकते हैं, एक स्प्रिंग वाला एक साधारण बॉलपॉइंट पेन।
रॉड को स्याही से साफ किया जाना चाहिए, राइटिंग बॉल की नोक को पीसकर अंदर एक साधारण पेपर क्लिप डालें।
पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों पर डायनेमोमीटर
हाल के दिनों में प्रीफैब्रिकेटेड डायनेमोमीटर अक्सर पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक तत्व - क्रिस्टल, सिरों परजो, यांत्रिक संपीड़न के दौरान, एक संभावित अंतर (वोल्टेज) प्रकट होता है। इसके अलावा, इस संभावित अंतर का परिमाण संपीड़न की डिग्री पर निर्भर करता है।
इस प्रकार के डायनेमोमीटर को रॉड स्ट्रोक की अनुपस्थिति (आपको केवल संवेदनशील तत्व को दबाने की जरूरत है), अत्यधिक सटीकता और एक विशाल माप सीमा से अलग किया जाता है। पीजो तत्वों का उपयोग छोटे बलों और डायनेमोमीटर को सटीक रूप से मापने के लिए संवेदनशील उपकरणों को बनाने के लिए किया जाता है, जो ट्रैक्टर के ट्रैक्टिव फोर्स को मापते हैं।
