Levers and Simple Machines MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Levers and Simple Machines - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

कॉन्सेप्ट:

• एक उत्तोलक एक दृढ़ छड़ होती है, जो किसी निश्चित बिंदु जिसे आलम्ब कहा जाता है, उसके चारो और मुक्त रूप से घूर्णन कर सकती है।
• सभी उत्तोलक निम्नलिखित सिद्धांत पर कार्य करते हैं:
• भार x भार की भुजा = आयास x आयास की भुजा
• आलम्ब से भार की दूरी को भार की भुजा कहा जाता है और आलम्ब से आयास की दूरी को आयास की भुजा कहा जाता है।

Key Points

सीधे उत्तोलक निम्नलिखित रूप में वर्गीकृत किए जाते हैं:

इस प्रकार, तृतीय श्रेणी के उत्तोलक में, बल भार और आधार के बीच में होता है।

स्पष्टीकरण:

यांत्रिक लाभ: 

• एक साधारण मशीन में जब आयास (P) एक भार (W) को संतुलित करता है, तो भार और आयास के अनुपात को MA कहा जाता है।
• \(M.A = \frac{{Load}}{{Effort}} = \frac{W}{P}\)

वेग अनुपात: 

• यह आयास द्वारा तय की गई दूरी और भार द्वारा तय की गई दूरी के बीच का अनुपात है।
• \(V.R = \frac{{distance\;moved\;by\;the\;effort\;\left( {{d_P}} \right)}}{{distance\;moved\;by\;the\;load\;\left( {{d_w}} \right)}}\)

दक्षता: 

• यह आउटपुट से इनपुट का अनुपात है। एक साधारण तंत्र में, इसे यांत्रिक लाभ और वेग अनुपात के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जाता है।\(\eta = \frac{{Output}}{{Input}} = \frac{{M.A}}{{V.R}}\)
• वास्तविक मशीनों में, यांत्रिक लाभ वेग अनुपात से कम होता है।
• एक आदर्श मशीन में यांत्रिक लाभ वेग अनुपात के बराबर होता है।

व्याख्या:

• उत्तोलक साधारण मशीनें हैं जिनमें एक कठोर पट्टी होती है जो एक निश्चित बिंदु के चारों ओर घूमती है जिसे आधार कहा जाता है।
• लीवर की तीन श्रेणियां, जिन्हें वर्ग 1, वर्ग 2 और वर्ग 3 के रूप में नामित किया गया है, को आधार की सापेक्ष स्थिति, लागू बल (आयास), और प्रतिरोध (भार) के आधार पर वर्गीकृत किया गया है।

वर्ग 1 उत्तोलक:

• व्यवस्था: आलम्ब, आयास और भार के बीच रखा गया है।
  उदाहरण: सीसॉ, क्राउबार, कैंची।

वर्ग 2 उत्तोलक:

• व्यवस्था: भार आलम्ब और आयास के बीच है।
• यांत्रिक लाभ: भार भुजा हमेशा आयास भुजा से अधिक लंबी होती है, जो एक यांत्रिक लाभ प्रदान करती है।
• उदाहरण: व्हीलबैरो, नटक्रैकर।

वर्ग 3 उत्तोलक:

• व्यवस्था: आयास आधार और भार के बीच है।
• यांत्रिक लाभ: आयास भुजा हमेशा भार भुजा से छोटी होती है, जिससे यांत्रिक हानि होती है।
• उदाहरण: मानव भुजा (कोहनी का जोड़), चिमटी।

स्पष्टीकरण:

आदर्श लिफ्टिंग मशीनों की तुलना में घर्षण के कारण वास्तविक मशीनों में खोए गए प्रयास को प्राप्त करने के लिए सही अभिव्यक्ति दी गई है

\(\frac{W}{V \cdot R \cdot}\left(\frac{1}{\eta}-1\right)\)

जहाँ,

W = भार

V. R. = मशीन का वेग अनुपात

η = मशीन की दक्षता

Additional Information  यांत्रिक लाभ:

• एक साधारण मशीन में जब प्रयास (P) एक भार (W) को संतुलित करता है, तो प्रयास के लिए भार के अनुपात को यांत्रिक लाभ कहा जाता है।
• \(MA=\frac{Load}{Effort}= \frac {W}{P}\)

वेग अनुपात:

• यह प्रयास द्वारा तय की गई दूरी और भार द्वारा तय की गई दूरी के बीच का अनुपात है।
• \(V.R. = \frac {distance moved by the effort (d_p)}{distance moved by the load (d_w)}\)

क्षमता:

• यह आउटपुट के इनपुट का अनुपात है। एक सरल तंत्र में, इसे वेग अनुपात के यांत्रिक लाभ के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया गया है।
• \(\eta=\frac{Output}{Input}=\frac{M.A.}{V.R.}\)

स्पष्टीकरण:

लीवर

• लीवर एक कठोर बार (सीधी, वक्र या मुड़ी हुई) होती है और एक बिंदु पर टिकी होती है।
• यह हिन्ज सिरे के चारों ओर घूमने के लिए स्वतंत्र है जिसे आधार कहा जाता है।
• लीवर के उपयोग के सामान्य उदाहरण हैं क्रो बार, कैंची युग्म, अग्नि चिमटा आदि।
• यह ध्यान दिया जा सकता है कि प्रयास के लिए एक बिंदु है (जिसे प्रयास भुजा कहा जाता है) और प्रतिरोध पर नियंत्रण प्राप्त या भार उठाने के लिए एक और बिंदु है (जिसे भार भुजा कहा जाता है)।

लीवर के प्रकार

1. साधारण लीवर
2. संयुक्त लीवर

साधारण लीवर

• एक लीवर, जिसमें एक बार और एक आधार होता है, को "साधारण लीवर" के रूप में जाना जाता है।
• माना, P = किया गया प्रयास, W = उठाया गया भार, a = आधार और प्रयास के बीच की लंबाई, और b = आधार और भार के बीच की लंबाई।
• अब आधार (F) के परित में प्रयास और भार के आघूर्ण लें और उसे बराबर करें।
• P .a = W.b या W/P = a/b
• W/P और a/b शब्दों को आमतौर पर यांत्रिक लाभ और लीवर के रूप में जाना जाता है। थोड़ा विचार करने से पता चलेगा कि यांत्रिक लाभ बढ़ाने के लिए या तो लीवर आर्म (a) की लंबाई बढ़ानी होगी या लोड आर्म (b) की लंबाई कम करनी होगी।

संयुक्त लीवर

• एक लीवर, जिसमें कई साधारण लीवर होते हैं, एक संयुक्त लीवर के रूप में जाना जाता है।
• थोड़ा विचार करने से पता चलेगा कि एक संयुक्त लीवर में, यांत्रिक लाभ (या लीवरेज) एक साधारण लीवर की तुलना में अधिक होता है।
• गणितीय रूप से, एक संयुक्त लीवर में लीवर = पहले लीवर का लीवर निकाय × दूसरे लीवर निकाय × ...
• प्लेटफ़ॉर्म वेइंग मशीन कंपाउंड लीवर का एक महत्वपूर्ण उदाहरण है।
• इस मशीन का उपयोग ट्रकों और वैगनों जैसे भारी भार को उनकी सामग्री के साथ तौलने के लिए किया जाता है।
• छोटे पैमाने पर, इन मशीनों का उपयोग परिवहन कंपनियों के गोदामों और पार्सल कार्यालयों में खेप के सामान को तौलने के लिए किया जाता है।

व्याख्या:

• एक लीवर एक साधारण मशीन है जिसमें एक बीम या कठोर रॉड होती है जो एक निश्चित हिंग, या फुलक्रम पर होती है, जो बल को भार में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग की जाती है और आमतौर पर यांत्रिक लाभ प्रदान करने के लिए होती है।
• आधार, भार और प्रयास के स्थानों के आधार पर लीवर को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है।

प्रथम श्रेणी लीवर

• प्रथम श्रेणी के लीवरों में बल और भार के बीच आधार होता है। 
• प्रयास और भार विपरीत दिशा में चलते हैं।
• उदाहरण : आरी, लोहदंड, कैंची, पंजे और हथौड़े, पानी के पंप का हैंडल, बीम बैलेंस, वायर कटर, प्लायर, आदि।

द्वितीय श्रेणी का लीवर

• द्वितीय श्रेणी के लीवर में भार, प्रयास (बल) और आलम्ब के बीच होता है।
• प्रयास और भार एक ही दिशा में चलते हैं।
• उदाहरण : व्हीलब्रो, स्टेपलर, बॉटल ओपनर्स, नटक्रैकर्स और नेल क्लिपर्स।

तृतीय श्रेणी का लीवर

• तृतीय श्रेणी के लीवर में प्रयास भार और आलम्ब के बीच होता है।
• प्रयास और भार एक ही दिशा में चलते हैं
• उदाहरण : मछली पकड़ने वाली छड़ी, झाड़ू, बेसबॉल का बल्ला, धनुष और तीर मानव जबड़ा।

व्याख्य:

यदि उत्तोलन के दौरान आयास को हटाने के परिणामस्वरूप भार कम हो जाता है तो यंत्र को प्रतिवर्ती कहा जाता है।

यदि आयास के हटाने पर भार को कम नहीं किया जाता तो यंत्र को स्व-पाशित कहा जाता है।

Important Pointsएक उत्तोलन यंत्र पर्तिवर्ती कहा जाता है यदि इसकी दक्षता 50 प्रतिशत से अधिक है और इसे स्व-पाशित कहा जाता है यदि इसकी दक्षता 50 प्रतिशत से कम है।

Key Points 

• श्रेणी 1 और श्रेणी 3 उत्तोलकों में, आधार या बल एक छोर पर स्थित होता है, जिससे बीम को अपने स्थान पर बनाए रखने के लिए बेयरिंग या कीलक जैसे सहारे की आवश्यकता होती है।
• श्रेणी 1 उत्तोलक में प्रयास और भार (जैसे, सीसॉ) के बीच आधार होता है, जिसे धुरी/बेयरिंग के साथ रखा जाना चाहिए।
• श्रेणी 3 उत्तोलक में आधार और भार (जैसे, चिमटी) के बीच प्रयास होता है, तथा बीम को स्थिर करने के लिए सहारे की भी आवश्यकता होती है।
• इस प्रकार के उत्तोलकों को एक निश्चित बिंदु या घूर्णन अक्ष की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर एक बेयरिंग, कब्ज़े या अन्य सहारे द्वारा प्रदान किया जाता है।
• श्रेणी 2 उत्तोलकों को आमतौर पर बीम को स्थिर करने के लिए बेयरिंग की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि भार प्रयास और फुलक्रम (उदाहरण के लिए, व्हीलब्रो) के बीच होता है।

Additional Information 

• श्रेणी 1 उत्तोलक:
  • भार और प्रयास के बीच आधार।
  • उदाहरण: सीसॉ, कैंची, लोहदंड।
  • आधार स्थिति के आधार पर बल या गति को गुणा किया जा सकता है।
• श्रेणी 2 उत्तोलक:
  • प्रयास और आधार के बीच भार।
  • उदाहरण: ठेला, नटक्रैकर।
  • बल सदैव गुणा होता है; यांत्रिक लाभ > 1
• श्रेणी 3 उत्तोलक:
  • आधार और भार के बीच प्रयास।
  • उदाहरण: चिमटी, चिमटा, मानव अग्रबाहु।
  • चाल और दूरी को गुणा करता है; यांत्रिक लाभ < 1
• बियरिंग की भूमिका:
  • बियरिंग उत्तोलक बीम को घूर्णी समर्थन प्रदान करते हैं, जिससे घर्षण कम हो जाता है।
  • उन प्रणालियों में आवश्यक जहां एक स्थिर धुरी बिंदु आवश्यक है।
• यांत्रिक लाभ:
  • उत्तोलक दूरी के लिए बल का आदान-प्रदान करके या इसके विपरीत, यांत्रिक लाभ प्रदान करते हैं।

संकल्पना:

उत्तोलक:

• उत्तोलक सबसे मूल मशीनें हैं, जिनका उपयोग न्यूनतम आयास के साथ कुछ काम करने के लिए किया जाता है।
• एक उत्तोलक एक इनपुट बल को अधिक आउटपुट बल प्रदान करने के लिए बढ़ाता है, जिसे लीवरेज प्रदान करने के लिए कहा जाता है।
• प्रकार: प्रथम श्रेणी उत्तोलक, द्वितीय श्रेणी उत्तोलक, तृतीय श्रेणी उत्तोलक।

प्रथम श्रेणी उत्तोलक:

• यह एक बहुत ही सरल मशीन है, जिसमें एक आलंब पर एक बीम लगा होता है।
• एक बीम के एक छोर पर भार रखा जाता है, जबकि भार का मुकाबला करने के लिए दूसरे छोर पर एक आयास निर्देशित किया जाता है।

• एक प्रथम श्रेणी के उत्तोलक में, आयास (बल) एक बड़ी दूरी पर भार को कम दूरी तक ले जाने के लिए चलता है और आलंब, आयास (बल) और भार के बीच होता है।
• प्रथम श्रेणी के उत्तोलक के उदाहरण सरौता, कैंची, एक लोहदंड, पंजा हथौड़ा, आरी और तुला हैं।

व्याख्या:

• प्रथम श्रेणी उत्तोलक में आयास और भार के बीच आलंब  होता है।
• भार का संचलन आयास के संचलन के विपरीत दिशा में होता है।
• यह सबसे आम उत्तोलक अभिविन्यास है।
• श्रेणी 1 उत्तोलक में आयास एक दिशा में होता है और भार विपरीत दिशा में चलता है।​

Additional Information

द्वितीय श्रेणी उत्तोलक:

• उत्तोलक के इस वर्ग में, आलंब और आयास बल के बीच भार लगाया जाता है।
• उदाहरण: ठेला, सरौता (नट क्रैकर), आदि।

तृतीय श्रेणी उत्तोलक:​

• उत्तोलक के इस वर्ग में आलंब एक सिरे पर होता है तथा आलम्ब तथा भार के बीच आयास बल लगाया जाता है।
• उदाहरण: मानव भुजाएँ, चिमटा, चिमटी, आदि।
• इसमें दो उत्तोलक होते हैं जो एक साथ काम करते हैं।

व्याख्या:

आलम्ब पर भार और आयास की स्थिति के आधार पर उत्तोलक को तीन प्रकार या श्रेणी में वर्गीकृत किया जाता है

द्वि-श्रेणी 1 उत्तोलक:

• जब हम कहते हैं कि प्लायर और कैंची को "द्वि श्रेणी 1 उत्तोलक" माना जाता है, तो हम इस तथ्य का उल्लेख करते हैं कि प्रत्येक उपकरण में दो उत्तोलक भुजाएं होती हैं जो एक उभयनिष्ट आधार के चारों ओर मिलकर काम करते हैं।
• प्लायर: प्रत्येक हैंडल और जबड़े को एक अलग श्रेणी 1 उत्तोलक के रूप में देखा जा सकता है। दोनों उत्तोलक एक ही आलंब (संधि) साझा करते हैं, और वे पकड़ने या काटने के लिए एक साथ काम करते हैं।
• कैंची: इसी तरह, कैंची का प्रत्येक ब्लेड और हैंडल एक अलग श्रेणी 1 उत्तोलक के रूप में कार्य करता है। दोनों उत्तोलक एक ही आलंब (संधि) के चारों ओर घूमते हैं, काटने की क्रिया करने के लिए एक साथ काम करते हैं।
• उदाहरण: नटक्रैकर, बोल्ट कटर, टिन स्निप/कैंची आदि।

श्रेणी 1 उत्तोलक:

• श्रेणी 1 उत्तोलक में आयास और भार के बीच आलम्ब होता है।
• भार का संचलन आयास के संचलन के विपरीत दिशा में होता है।
• उदा. सब्बल, कैंची, प्लायर, टिन स्निप और झूला
• सरौता और कैंची के एक युग्म को एक साथ द्वि श्रेणी 1 उत्तोलक माना जाता है।

श्रेणी 2 उत्तोलक

• श्रेणी 2 उत्तोलक में आयास और आलम्ब के बीच भार होता है।
• इस प्रकार के उत्तोलक में भार की गति उसी दिशा में होती है जिस दिशा में आयास की गति होती है।
• उदा. सरौते, एक पहिया ठेला, दरवाजे और बोतल ओपनर

श्रेणी 3 उत्तोलक

• श्रेणी 3 उत्तोलक में भार और आलम्ब के बीच आयास होता है।
• आयास और भार दोनों एक ही दिशा में होते हैं।
• उदा. चिमटी, हाथ के हथौड़े और फावड़े।

व्याख्या:

उत्थापक यंत्र वे यंत्र हैं जिनका उपयोग भार उठाने के लिए किया जाता है। यंत्र के एक बिंदु पर बल (या आयास) लगाया जाता है और यंत्र के दूसरे बिंदु पर भार उत्थापित किया जाता है।

एक कुएं से जल उत्थापित करने के लिए घिरनी का उपयोग किया जाता है और बसों को उठाने के लिए पेच जैक का उपयोग किया जाता है, उत्थापक यंत्रों के कुछ सामान्य उदाहरण हैं।

P को लागू किया गया आयास, W को उत्थापित भार, y को आयास द्वारा तय की गई दूरी, x को भार द्वारा स्थानांतरित की गई दूरी मान लीजिए। तब,

• यंत्र का निवेश = Py
• यंत्र का निर्गत = Wx

दक्षता: यह निर्गत से निवेश का अनुपात होती है। एक साधारण तंत्र में, इसे यांत्रिक लाभ से वेग अनुपात के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जाता है।

 =\(η = \frac{{Output}}{{Input}} = \frac{{Wx}}{{Py}}=\frac{{\frac{{W}}{{P}}}}{{\frac{{y}}{{x}}}}=\frac{{\frac{{Load}}{{Effort}}}}{{\frac{{Dist.~moved~by~effort}}{{Dist.~moved~by~load}}}}\)

\(Mechanical ~advantage\over Velocity~ratio\)

यंत्र का नियम: यह उत्थापित भार (W) और लगाए गए आयास (P) के बीच का संबंध होता है।

यह समीकरण द्वारा दिया जाता है:

P = m.W + C

जहाँ m = घर्षण गुणांक जो चित्र में रेखा AB के ढलान के बराबर है, C = नियतांक, यंत्र घर्षण का प्रतिनिधित्व करता है

अधिकतम यांत्रिक लाभ: उत्थापक यंत्र का अधिकतम यांत्रिक लाभ \(Max.MA=\frac{1}{m}\)  के द्वारा दिया जाता है। 

व्याख्या:

• उत्तोलक एक साधारण मशीन है, जिसमें एक बीम या कठोर छड होती है, जो एक स्थिर कब्ज़े या आलंब पर होती है, जो बल को भार में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग की जाती है और आमतौर पर यांत्रिक लाभ प्रदान करने के लिए होती है।
• आलंब, भार और आयास के स्थानों के आधार पर उत्तोलक को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है।

प्रथम श्रेणी उत्तोलक

• प्रथम श्रेणी के उत्तोलको में बल और भार के बीच आलंब होता है।
• आयास और भार विपरीत दिशाओं में चलते हैं।
• श्रेणी 1 उत्तोलक में आयास एक दिशा में होता है।
• उदाहरण: सी-सॉ, अधिपारक, कैंची, पंजे और हथौड़े, हैंडपंप के हत्थे, बीम तुला, तार काटने वाला, प्लास आदि।

द्वितीय श्रेणी का उत्तोलक

• द्वितीय श्रेणी के उत्तोलक में भार, आयास (बल) और आलंब के बीच होता है।
• आयास और भार एक ही दिशा में गतिशील रहते हैं।
• उदाहरण: पहिया ठेला, स्टेपलर, बोतल धुनक, सरौता और कील कर्तक आदि।

तृतीय श्रेणी का उत्तोलक

• तृतीय श्रेणी के उत्तोलक में आयास भार और आलंब के बीच होता है।
• आयास और भार एक ही दिशा में चलते हैं।
• उदाहरण: मछली पकड़ने वाली छड़, झाड़ू, बेसबॉल का बल्ला, धनुष और तीर, मानव जबड़ा आदि।

कॉन्सेप्ट:

उत्तोलक

• एक उत्तोलक एक दृढ़ छड़ होती है, जो किसी निश्चित बिंदु जिसे आलम्ब कहा जाता है, उसके चारो और मुक्त रूप से घूर्णन कर सकती है।
• सभी उत्तोलक निम्नलिखित सिद्धांत पर कार्य करते हैं:
• भार x भार की भुजा = आयास x आयास की भुजा
• आलम्ब से भार की दूरी को भार की भुजा कहा जाता है और आलम्ब से आयास की दूरी को आयास की भुजा कहा जाता है।

सीधे उत्तोलक निम्नलिखित रूप में वर्गीकृत किए जाते हैं:

एक सरल मशीन को एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसका उपयोग हमारे दैनिक जीवन में हमारे काम को आसान और अधिक आरामदायक बनाने के लिए किया जाता है।

सरल मशीनों के छह प्रकार हैं:

अवधारणा:

उत्तोलक:

• एक उत्तोलक एक साधारण मशीन है, जो एक कठोर छड़ से बनी होती है, जो इस प्रकार व्यवस्थित होती है कि यह एक निश्चित भाग के परितः स्वतंत्र रूप से घूम सकती है।
• इसमें निम्नलिखित तीन भाग होते हैं।

आलंब:

• यह वह निश्चित बिंदु है जिसके परितः छड़ गति करती है।

भार:

• यह वह वस्तु या भार है, जिस पर कार्य किया जाना है।

आयास:

• यह वह बल है, जिसे किसी कार्य को करने के लिए छड़ पर लगाने की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

भार, आयास और आलंब की स्थिति के आधार पर उत्तोलकों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

प्रथम श्रेणी का उत्तोलक:

• वह उत्तोलक जिसमें आलंब, भार और आयास के बीच स्थित होता है, प्रथम श्रेणी का उत्तोलक कहलाता है।
• उदाहरण: कैंची, आरी और रंभा (क्रोबार) आदि।

द्वितीय श्रेणी का उत्तोलक:

• एक उत्तोलक जिसमें भार आलंब और आयास के बीच स्थित होता है, द्वितीय श्रेणी या वर्ग दो उत्तोलक कहलाता है।
• उदाहरण: एक ठेला, एक बोतल ओपनर और एक सरौता।

तृतीय श्रेणी का उत्तोलक:

• यह एक ऐसा उत्तोलक है, जिसमें बल आलंब और भार के बीच स्थित होता है, तृतीय श्रेणी या वर्ग तीन उत्तोलक कहलाता है।
• उदाहरण: एक स्टेपलर, चिमटा और एक फिशिंग राॅड।

तृतीय कोटि के उत्तोलक:

• उत्तोलक जिनमें बल भार और आलंब के बीच स्थित होता है, तृतीय कोटि के उत्तोलक कहलाते हैं।
• उदाहरण के लिए, चिमटा, एक भार उठाने वाले व्यक्ति की बांह, एक मछली पकड़ने वाली छड़ी और एक चाकू जिसका उपयोग ब्रेड काटने के लिए किया जाता है।
• तीसरे क्रम के उत्तोलक का यांत्रिक लाभ सदैव एक से कम होता है क्योंकि उनकी आयास भुजाएँ उनकी भार भुजाओं से छोटी होती हैं।
• इसलिए, इन मशीनों की गति बढ़ा सकती है लेकिन भारी भार नहीं उठा सकतीं अर्थात तीसरे क्रम का उत्तोलक हमेशा आयास द्वारा लगाए गए बल को कम कर देता है।

अतः विकल्प -3 सही है।