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जैवयांत्रिकी

बायोमैकेनिक्स मानव शरीर पर कार्य करने वाली आंतरिक और बाहरी शक्तियों और इन बलों द्वारा उत्पन्न प्रभावों से संबंधित विज्ञान है।

कैनेटीक्सगति के कारण का एक अध्ययन है, अर्थात् बल और बल, जैसे कूदते समय पैरों और जमीन के बीच बल।गतिकीगतिविधि को अंजाम देने में लगने वाले समय के संबंध में आंदोलन का अध्ययन है।

दूरी और विस्थापन

दूरी (जिस पथ का कोई पिंड अनुसरण करता है) और विस्थापन (प्रारंभ और समाप्ति बिंदुओं को मिलाने वाली एक सीधी रेखा की लंबाई) एक पिंड की गति का वर्णन करने के लिए उपयोग की जाने वाली मात्राएँ हैं। उदाहरण के लिए 400 मीटर ट्रैक पर 400 मीटर की दौड़ में, दूरी 400 मीटर है, लेकिन उनका विस्थापन शून्य मीटर होगा (एक ही बिंदु पर शुरू और खत्म)।

गति और वेग

गति और वेग उस दर का वर्णन करते हैं जिस पर एक पिंड एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाता है। औसतरफ़्तारएक शरीर की दूरी को समय से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है, और विस्थापन को समय से विभाजित करके औसत वेग प्राप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए 25 मीटर लंबे पूल में 50 मीटर दौड़ में एक तैराक जो 71 सेकंड में दौड़ पूरी करता है - दूरी 50 मीटर है, और विस्थापन 0 मीटर है (तैराक वापस वहीं आ गया है जहां से उन्होंने शुरू किया था), इसलिए गति 50/71 = 0.70 मीटर/सेकेंड है और वेग 0/71 = 0 मीटर/सेकेंड है

  • गति और वेग = तय की गई दूरी लिया गया समय

त्वरण

त्वरण को उस दर के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर समय के साथ वेग बदलता है।

  • औसत त्वरण = (अंतिम वेग - प्रारंभिक वेग) बीता हुआ समय

न्यूटन के दूसरे नियम से:

  • बल = द्रव्यमान x त्वरण
  • त्वरण = बल द्रव्यमान

यदि एक धावक का द्रव्यमान 60 किग्रा है और प्रारंभिक ब्लॉकों पर लगाया गया बल 600N है, तो त्वरण = 600 60 = 10 मिसे

गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण

जबकि एक पिंड हवा में है, यह लगभग 9.81m/s² के गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे की ओर त्वरण के अधीन है।

सदिश और अदिश

दूरी और गति को परिमाण (राशि) में वर्णित किया जा सकता है और इसे अदिश के रूप में जाना जाता है। विस्थापन, वेग और त्वरण के लिए परिमाण और दिशा की आवश्यकता होती है, जिसे सदिश कहा जाता है।

एक वेक्टर के अवयव


आकृति 1

चित्र 2

आइए चित्र 1 में मेडिसिन बॉल के वेग के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर घटकों पर विचार करें।

चित्र 2 इंगित करता है कि मेडिसिन बॉल के निकलने का कोण 35° है, और रिलीज़ होने पर वेग 12 मीटर/सेकंड है।

  • लंबवत घटक Vv = 12 x sin 35° = 6.88 m/sec
  • क्षैतिज घटक Vh = 12 x cos 35° = 9.82 m/sec

आइए अब विचार करें कि मेडिसिन बॉल क्षैतिज रूप से कितनी दूरी तय करेगी (इसका विस्थापन)।

दूरी (D) = ((v² × sinØ × cosØ) + (v × cosØ × sqrt ((v × sinØ)² + 2gh)) ÷ g

जहां v = 12, = 35, h = 2m (रिलीज के समय जमीन के ऊपर शॉट की ऊंचाई) और g = 9.81

  • डी = ((12² × sin35 × cos35) + (12 × cos35 × sqrt ((12 × sin35)² + 2 x 9.81 x 2)) ÷ 9.81
  • डी = 16.22m

शॉट की उड़ान का समय समीकरण से निर्धारित किया जा सकता है:

  • उड़ान का समय = दूरी (डी) ÷ वेग (वीएच)
  • उड़ान का समय = 16.22 9.82 = 1.65 सेकंड

समान रूप से त्वरित गति

जब कोई पिंड पूरे समय अंतराल में समान त्वरण का अनुभव करता है, तो उसका त्वरण स्थिर या एकसमान होता है, और निम्नलिखित समीकरण लागू होते हैं:

  • अंतिम वेग = प्रारंभिक वेग + (त्वरण x समय)
  • दूरी = (प्रारंभिक वेग x समय) + (½ x त्वरण x समय²)

बल का क्षण (टोक़)

बल या टोक़ का क्षण (τ) एक संयुक्त या रोटेशन के बिंदु के लंबवत दूरी पर बल का अनुप्रयोग है।

टॉर्क (τ = rFsin ) तीन मात्राओं पर निर्भर करता है:

  • अक्ष को बल अनुप्रयोग के बिंदु से जोड़ने वाले लीवर आर्म की लंबाई (r)
  • लागू बल (एफ)
  • बल वेक्टर और लीवर आर्म के बीच का कोण (sin )

कोणीय किनेमेटिक्स

कोणीय दूरी और विस्थापन

जब एक घूर्णन पिंड एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाता है, तो जिस कोणीय दूरी से वह चलता है वह कोणीय पथ की लंबाई के बराबर होता है। कोणीय विस्थापन जो एक घूर्णन शरीर अनुभव करता है वह शरीर की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति के बीच के कोण के समान होता है।

कोणीय गति आमतौर पर रेडियन में व्यक्त की जाती है जहां 1 रेडियन = 57.3°

कोणीय गति, वेग और त्वरण

  • कोणीय गति = कोणीय विस्थापन समय
  • कोणीय वेग = कोणीय विस्थापन समय
  • कोणीय त्वरण = (अंतिम कोणीय वेग - प्रारंभिक कोणीय वेग) समय

कोणीय गति

कोणीय गति को कोणीय वेग x जड़ता के क्षण के रूप में परिभाषित किया गया है।

एक आंदोलन के दौरान कोणीय गति स्थिर रहती है, बशर्ते सिस्टम के बाहर कुछ भी एक मोड़ के साथ कार्य नहीं करता है। इसे कोणीय गति के कानून संरक्षण के रूप में जाना जाता है। (उदाहरण के लिए, यदि एक स्केटर, जब पहले से ही कताई कर रहा है, अपनी भुजाओं को बगल की ओर ले जाता है, तो स्पिन की दर बदल जाएगी, लेकिन कोणीय गति समान रहेगी)।

रैखिक कैनेटीक्स

काइनेटिक्स का संबंध इस बात से है कि शरीर किस कारण से हिलता है।

संवेग, जड़ता, द्रव्यमान, भार और बल

  • गति: द्रव्यमान x वेग
  • जड़ता: शरीर जो कुछ भी कर रहा है उसे बदलने की अनिच्छा
  • द्रव्यमान: पदार्थ की मात्रा जिससे एक पिंड बना है - गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित नहीं - किलोग्राम (किलो) में मापा जाता है
  • वज़न: गुरुत्वाकर्षण के कारण बल -9.81m/s²
  • ताकत : एक धक्का देने या खींचने वाली क्रिया जो किसी पिंड की अवस्था (विश्राम / गति) में परिवर्तन का कारण बनती है, द्रव्यमान x त्वरण के समानुपाती होती है। इसे न्यूटन (N) में मापा जाता है, जहाँ 1N वह बल है जो 1kg द्रव्यमान के पिंड में 1 m/s² का त्वरण उत्पन्न करेगा।

बाह्य या आंतरिक बलों का वर्गीकरण 'व्यवस्था' की परिभाषा पर निर्भर करता है। बायोमैकेनिक्स में, शरीर को 'सिस्टम' के रूप में देखा जाता है, इसलिए सिस्टम के एक हिस्से द्वारा 'सिस्टम' के दूसरे हिस्से पर लगाए गए किसी भी बल को आंतरिक बल के रूप में जाना जाता है। अन्य सभी बल बाहरी हैं।

न्यूटन के गति के नियम[1]

  • पहला कानून:प्रत्येक पिंड एक सीधी रेखा में आराम या गति की अपनी अवस्था में तब तक जारी रहता है जब तक कि उस पर लगाए गए बाहरी बलों द्वारा उस अवस्था को बदलने के लिए मजबूर नहीं किया जाता है।.
  • दूसरा कानून:किसी पिंड के संवेग में परिवर्तन की दर उसके कारण होने वाले बल के समानुपाती होती है, और परिवर्तन उस दिशा में होता है जिसमें बल कार्य करता है.
  • तीसरा नियम:हर क्रिया के बराबर और विपरीत प्रतिक्रिया होती हैयाप्रत्येक बल के लिए जो एक शरीर द्वारा दूसरे पर लगाया जाता है, दूसरे शरीर द्वारा पहले शरीर पर समान और विपरीत बल लगाया जाता है.

न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण का नियम[1]

  • पदार्थ के कोई भी दो कण एक दूसरे को अपने द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक बल के साथ आकर्षित करते हैं और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं.

गतिज ऊर्जा और शक्ति

गतिज ऊर्जा एक गतिमान वस्तु के पास होने वाली यांत्रिक ऊर्जा है।

गतिज ऊर्जा = ½ x द्रव्यमान x वेग² (जूल)

शक्ति को उस दर के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर अन्य रूपों से ऊर्जा का उपयोग या निर्माण किया जाता है।

  • शक्ति = उपयोग की गई ऊर्जा लिया गया समय
  • शक्ति = (बल x दूरी) लिया गया समय
  • शक्ति = बल x वेग

कोणीय कैनेटीक्स

अनुवाद और युगल

एक बल जो शरीर के केंद्र के माध्यम से कार्य करता है, उसके परिणामस्वरूप गति (अनुवाद) होती है। एक बल जिसकी क्रिया की रेखा शरीर के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से नहीं गुजरती है, एक विलक्षण बल कहलाती है और इसके परिणामस्वरूप गति और घूर्णन होता है।

उदाहरण के लिए, यदि आप किसी वस्तु के केंद्र से धक्का देते हैं, तो वह बल की दिशा में आगे बढ़ेगी। यदि आप वस्तु के एक तरफ (सनकी बल) को धक्का देते हैं, तो वह आगे बढ़ेगी और घूमेगी।

एक युगल दो समान और विपरीत बलों की व्यवस्था है जो शरीर को घुमाने का कारण बनती है।

लीवर

लीवर एक कठोर संरचना है जो एक बिंदु पर टिका होता है और जिस पर दो अन्य स्थानों पर बल लगाया जाता है। दो बल जो लीवर पर कार्य करते हैं, वे भार हैं जो गति का विरोध करते हैं और एक बल जो गति का कारण बनता है। काज को फुलक्रम के रूप में जाना जाता है। अधिक जानकारी के लिए, पेज देखेंलीवर.

बर्नौली प्रभाव

यदि किसी वस्तु का शीर्ष घुमावदार और सपाट तल (जैसे किसी विमान का पंख) है, तो हवा को नीचे से अधिक पंख के शीर्ष पर यात्रा करनी होगी। दो एयरफ्लो एक साथ विंग के पिछले हिस्से तक पहुंचने के लिए, विंग के शीर्ष पर बहने वाली हवा को तेजी से प्रवाहित करना होगा, जिसके परिणामस्वरूप विंग के ऊपर कम दबाव होगा (हवा पतली है) नीचे की तुलना में, और विमान उठ जाएगा। इसे बर्नौली प्रभाव के रूप में जाना जाता है।


संदर्भ

  1. हे, जेजी (1993)खेल तकनीक के बायोमैकेनिक्स। चौथा एड। लंदन, प्रेंटिस-हॉल इंटरनेशनल (यूके) लिमिटेड पी. 64-68

पृष्ठ संदर्भ

यदि आप अपने काम में इस पृष्ठ से जानकारी उद्धृत करते हैं, तो इस पृष्ठ का संदर्भ है:

  • मैकेंज़ी, बी. (2004)जैवयांत्रिकी[WWW] से उपलब्ध: /biomechanics.htm [एक्सेस किया हुआ