ग्रेड 10 → पदार्थ के गुण → लचीलापन ↓
लोच के अनुप्रयोग
लोच वस्तुओं की एक आकर्षक गुण है जो उनके मूल आकार में लौटने की क्षमता को दर्शाता है जब उन्हें विकृत किया जाता है। भौतिकी में, यह अवधारणा बेहद महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से यह समझने के लिए कि वस्तुएं बलों पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। हमारे रोजमर्रा के जीवन में, हम लोच के कई अनुप्रयोगों का सामना करते हैं जो सरल वस्तुओं जैसे रबर बैंड से लेकर पुलों और गगनचुंबी इमारतों जैसे जटिल अभियांत्रिकी डिज़ाइनों तक होते हैं।
लोच को समझना
अनुप्रयोगों में गहराई से जाने से पहले, हम पहले समझते हैं कि लोच क्या है। जब किसी पदार्थ पर बल लगाया जाता है, तो उसका आकार बदल सकता है। यदि बल हटाए जाने पर पदार्थ अपने मूल आकार में लौट आता है, तो इसे लोचदार कहा जाता है। इसका क्लासिक उदाहरण रबर बैंड का खिंचाव है, जो छोड़ने पर अपने मूल आकार में लौट आता है।
लोच: एक सामग्री की खींची या संकुचित होने के बाद अपने मूल आकार में लौटने की क्षमता।यंग का मॉड्यूलस
सामग्रियों की लोच अक्सर एक गुण द्वारा मापी जाती है जिसे यंग का मॉड्यूलस कहा जाता है, जिसे प्रतीक E द्वारा व्यक्त किया जाता है। यह एक दी गई सामग्री की कठोरता का माप है और इसे एकांगी विकृति के रैखिक लोचात्मक शासन में तनाव की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
E = तनाव / विकृति = (F/A) / (ΔL/L0)जहाँ:
Fलगाया गया बल है।Aक्रॉस सेक्शन का क्षेत्र है।ΔLलंबाई में परिवर्तन है।L0मूल लंबाई है।
यंग के मॉड्यूलस का मूल्य जितना अधिक होता है, सामग्री उतनी ही अधिक कठोर होती है, जो तनाव के तहत कम विकृति का संकेत देती है। उदाहरण के लिए, इस्पात का यंग का मॉड्यूलस अधिक होता है, जिससे यह बल के तहत रबड़ की तुलना में कम विकृत होता है, जिसमें यंग का मॉड्यूलस कम होता है।
हूक का नियम
लोच से संबंधित मूलभूत सिद्धांतों में से एक हुक का नियम है, जो कहता है कि किसी स्प्रिंग को एक दूरी तक बढ़ाने या संकुचित करने के लिए आवश्यक बल उस दूरी के अनुपात में होता है।
F = k * xजहाँ:
Fस्प्रिंग पर लगाया गया बल है।kस्प्रिंग स्थिरांक है।xस्प्रिंग का विस्तार या संकुचन है।
लोच की सीमा के भीतर, सामग्री इस रैखिक संबंध का पालन करेगी। इस सीमा से परे, सामग्री मुड़ सकती है और अपने मूल आकार में नहीं लौट सकती।
लोच के अनुप्रयोग
1. पुल
पुल इंजीनियरिंग संरचनाओं के उत्तम उदाहरण हैं जिन्हें लोच को ध्यान में रखना होता है। इन ढांचों को वजन भार, हवा, और कभी-कभी भूकंप जैसे बलों का सामना करना पड़ता है। इंजीनियर यह सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट लोच गुणों वाली सामग्रियों का उपयोग करते हैं कि पुल इन बलों को बिना टूटे थोड़ा मोड़ सकता है।
2. वाहनों में स्प्रिंग
वाहनों में, स्प्रिंग लोच के सिद्धांत का उपयोग सड़क के झटकों को अवशोषित करने के लिए करते हैं। यह आराम और सुरक्षा बढ़ाता है। अपनी लोच की सीमाओं के भीतर संकुचन और विस्तार करके, वाहन स्प्रिंग झटकों के प्रभाव को कम करते हैं, एक सुगम सवारी प्रदान करते हैं।
3. भवन सामग्री डिजाइन
लोच भवन सामग्री के डिजाइन में महत्वपूर्ण है। कंकरीट, लकड़ी और धातु को उनके विभिन्न प्रकार के तनाव और विकृति का सामना करने की क्षमता के आधार पर चुना जाता है। ऊंची इमारतों के लिए, सामग्रियों में इतनी लोच होनी चाहिए कि वे केवल स्थैतिक भार ही नहीं, बल्कि गतिशील भार जैसे पवन और भूकंपीय गतिविधियों का भी विरोध कर सकें।
4. बंजी जंपिंग रस्सियाँ
लचीलापन बंजी जंपिंग में जीवनरक्षक है। उपयोग की जाने वाली रस्सी अत्यधिक लोचशील होती है, जिससे यह अत्यधिक बढ़ सकती है बिना टूटे। यह विस्तार विशेषता ऊर्जा को अवशोषित करती है और जम्पर को बिना किसी हानि के वापस लाती है।
5. रबर बैंड और रोजमर्रा की वस्तुएं
लोच के कार्य के कुछ सरल लेकिन सामान्य उदाहरणों में रबर बैंड शामिल हैं। उन्हें उनके मूल आकार से कई गुना खींचा जा सकता है और बल हटने पर वे पुनः प्राप्त हो जाते हैं। इस गुण का दैनिक उपयोग वस्तुओं को एक साथ बांधने, दांतों की स्थिति को समायोजित करने के लिए ब्रेस में, और कई अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।
6. एयरोस्पेस उद्योग
एयरोस्पेस में, विमान बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्रियों को हल्का होना चाहिए जबकि साथ ही भारी तनाव को सहन करने योग्य भी होना चाहिए। लोच संबंधी विचार यह सुनिश्चित करते हैं कि ये सामग्रियाँ उच्च ऊँचाई पर या अत्यधिक चाल के दौरान सामना की गई दशाओं के तहत स्थायी रूप से विकृत नहीं होंगी।
7. खेल उपकरण
खेल में लोच भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, तीरंदाजी के दौरान एक धनुष की मोड़ से लेकर एक गोल्फ क्लब के दंड तक। ये उपकरण उपयोग के दौरान ऊर्जा को कुशलतापूर्वक संग्रहीत और जारी करने के लिए लोचशील सामग्रियों पर निर्भर करते हैं।
8. चिकित्सा उपकरण
लचीलापन चिकित्सा क्षेत्र में बहुत महत्वपूर्ण है। कैथेटर, स्टेंट और कई शल्ययंत्रों के डिजाइन पर विचार करें, जिन्हें मानव शरीर के माध्यम से सुरक्षित रूप से चलने के लिए लचीलेपन की आवश्यकता होती है।
9. संगीत वाद्ययंत्र
गिटार और वायलिन जैसे संगीत वाद्ययंत्र लोच पर निर्भर करते हैं। स्ट्रिंग को खींचा जा सकता है (एक सीमा तक) और जब उन्हें खींचा या बजाया जाता है तो वे अपनी मूल स्थिति में लौट सकते हैं, प्रतिध्वनि ध्वनि तरंगों का उत्पादन कर सकते हैं।
लोच की सीमा और प्लास्टिसिटी
जबकि कई अनुप्रयोग इस पर निर्भर करते हैं कि सामग्रियाँ अपने मूल आकार में लौट आती हैं, यह समझना महत्वपूर्ण है कि हर सामग्री की एक लोच सीमा होती है, जो अधिकतम सीमा है जिस तक इसे लोच के माध्यम जरिए विकृत किया जा सकता है (बिना स्थायी परिवर्तन के)। इस बिंदु से परे, एक सामग्री प्लास्टिक बन सकती है, अर्थात् यह स्थायी रूप से विकृत हो जाती है और अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त नहीं कर सकती।
वास्तविक जीवन कार्यपत्रक समस्याएँ
आइए कुछ समस्याओं पर विचार करें ताकि हम अपनी समझ को मजबूत कर सकें:
समस्या 1: डैंलिंग वायर
एक इस्पात का तार जिसकी लंबाई 2 मीटर है और क्रॉस सेक्शन 5 मिमी2 है, को एक कठोर समर्थन से लटकाया गया है जिसके निम्न भाग पर 20 किलोग्राम का भार है। उत्पन्न होने वाली दीर्घवृद्धि क्या है? (इस्पात के लिए यंग का मॉड्यूलस, E = 2 x 1011 N/m2)
समाधान: दिया गया, लंबाई, L = 2m क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र, A = 5 x 10-6 m2 भार, F = mg = 20 x 9.8 = 196 N यंग का मॉड्यूलस, E = 2 x 1011 N/m2 विकृति = F/(E * A) = 196/(2 x 1011 * 5 x 10-6 ) = 1.96 x 10-3 दीर्घवृद्धि, ΔL = विकृति x L = 1.96 x 10-3 x 2m = 3.92 x 10-3 m ≈ 3.92 mmसमस्या 2: स्प्रिंग संपीड़न
एक स्प्रिंग जिसका स्प्रिंग स्थिरांक k 1500 N/m है, उसे 0.1 मीटर की दूरी तक संपीड़ित किया जाता है। स्प्रिंग द्वारा उत्पन्न बल ज्ञात करें।
समाधान: दिया गया, स्प्रिंग स्थिरांक, k = 1500 N/m संपीड़न, x = 0.1 m बल, F = k * x = 1500 * 0.1 = 150 Nनिष्कर्ष
लोच भौतिकी में एक मौलिक अवधारणा है जो बताती है कि वस्तुएँ बाहरी बलों पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। रोजाना उपयोग की जाने वाली वस्तुओं से लेकर जटिल अभियांत्रिकी के चमत्कार तक, लोच गुणों की समझ हमें मजबूत, अधिक कुशल और अनुकूलन योग्य संरचनाओं और उपकरणों को डिज़ाइन करने की अनुमति देती है। लोच की सीमाओं को जानकर, इंजीनियर और डिज़ाइनर सुरक्षित और अधिक विश्वसनीय उत्पाद तैयार कर सकते हैं।
टिप्पणियाँ