भौतिकी तुला
भौतिकी तुला ( Physical Balance)
[सम्पादयतु]
संहत्याः मापनं तौलनञ्च भौतिक्या तुलया क्रियते । तुलायाम् अस्यां पित्तलदण्डः मध्यभागे क्षुरान्तस्य (knife edge) साहाय्येन एकस्मिन् ऊर्ध्वाधरे आधारदण्डे स्थितो भवति । ऊर्ध्वाधरदण्डश्चायं रिक्ताभ्यन्तरिके स्तम्बे स्थितेन हस्तकेनैकेन ऊर्ध्वम् अधः वा कर्तुं शक्यते । स्तम्भः स्थायिरूपेण काष्ठफलकेन संयुक्तौ भवति । काष्ठफलकञ्च अधोभागे एकस्मिन् तीक्ष्णाग्रके पित्तलकीलके चूलिकयोः साहाय्येन साधकसूत्रस्य ( Plumb Line ) दिक् नियम्यते । इमे चूलिके समतलकारिण्यौ चूलिके ( Levelling Screw ) इत्यभिधीयते । दण्डके द्वे पटले लम्ब्येते दण्डकस्य च द्वयोः शिरसः समीपे रोधिन्यौ स्तः । तयोः पुरस्सारणेन अपसारणेन वा तुलायाः दूरिक्रियते । इमेऽवरोधिन्यौ समतोलिकेऽवरोधिन्यौ ( Balancing Nuts ) इत्यभिधीयते ।
यदा तुलायाः प्रयोगः न क्रियते तदा दण्डकः स्तम्भोपरि संयुक्तपित्तलाधारेण तिष्ठति पटले च अधः स्थितं फलकं प्रायशः स्पृशतः । दशायामस्यां हस्तकः वामपार्श्वे तिष्ष्ठति । यदाहस्तकः दक्षिणपार्श्वे परिभ्राम्यते तदा दण्दकः पटले च ऊर्ध्वम् उत्तिष्ठन्ति तदनु दण्डकसंयुक्तःसङ्केतकः (Pointer) एकस्यां मापकपट्टियाकां दोलनं करोति तुला च तोलार्थंप्रस्तुंता भवति ।
तुलया वस्तूनां तोलनार्थं अपेक्षिताः मापकाः क्रमशएकस्मिन् पितके निहिताः भवन्ति । पिटकञ्चेदं मापकपिटकम् ( Weight Box ) इत्यभिधीयते । पिटके प्रत्येकस्मैमापकाय अवस्थानमेक्लं निर्धारितं भवति । प्रत्येकः मापकः स्वावस्थाने निधातव्यः । बृहन्मापकाः पित्तलमयाः निकिलोपलिप्ताश्च भवन्ति । प्रायशस्ते मापकाः १००, ५०, २०, २०, १०, ५, २, २ तथा १ग्रमपरिमिताः भवन्ति । ततोऽपि लघीयांसः मापकाः अलमुनियम्-पत्रिकया निर्मिताः भवन्ति । इमे मापकाः क्रमशः ५००, २००, २००, १००, ५०, २०, २०, १०, ५, २, २ एवं १ मिलिग्रामपरिमिताः भवन्ति ।
एतेषां ५००, ५०, ५ मिलिग्रामपरिमिताः मापकाः पट्भुजाकारकाः भवन्ति ।
- २००, २०, २ “ “ “ “ आयताकारकाः “
- १००, १०, १ “ “ “ ट्रिभुजाकारकाः “
पिटके मिलिग्राममापकाः शिशकप्टलेन आच्छाद्य विनिहिताः भवन्ति । प्रत्येकश्च मापकाः अवग्राहिण्या प्रगृह्य उत्याप्यते ।
भौतिकतुलायाः सिद्धान्तः
[सम्पादयतु]
भौतिकतुलायाः कार्यं आधूर्णसिद्धान्ताधारितम् । तदनुसारे यदि तुलाया उभयोर्पदलयोः द्वौ मापौ तुलादण्डश्च क्षैतिजो भवेत् । तर्हि एकत्र विनिहितस्य मापस्य संहतिर् आलम्बाद् तस्यान्तरालस्य गुणनफलं च अन्यत्र निहितस्य मापस्य संहत्या आलम्बात् तस्यान्तरालस्य गुननफलेन च तुल्यं भवतः । एतत्सुद्धान्तानुसारेण :--
(१) यदि चेत् समहतिकाः मापा आलम्बस्य पार्स्वयोरुभयोः समान्तरे लब्यन्तेतर्हि तैर्मापिः तुलादण्डः क्षैतिजः क्रियते । अथवा ---
(२) यदि चेत् आलम्बस्योभयतः समानान्तराले प्रलम्बनात् द्वाभ्यां मापाभ्यां दण्डः क्षैतिजः क्रियते तर्हि मापयोर्द्वयोः संहतिः तुल्याभवति । भौतिकतुलायाम् अस्माभिर् अयमेव सिद्धान्तः प्रयुज्यते । आलम्बस्योभवतः समानान्तराले मापः माप्यः पदार्थस्च निषीयेते मापस्च समञ्जीक्रियते । कार्यञ्चेदं तावत्पर्यन्तं क्रियते यावत् तुलादण्डःक्षैतिजो भवति । दशायामस्यां मापानां संहतिः वस्तनः सम्ःअतितुल्या भवति । तौलनात् पूर्वं तुलापरीक्षा ---
(अ) सर्वप्र्थमं लक्ष्यते यत् साधकसूत्रं ऊर्ध्वाधरं वर्तते न वा । यदि चेद् तद् ऊर्ध्वाधरं न भवत् तर्हि आधारे विन्यस्तयॊ घुण्ट्टिकयोः साहाय्येन तद् ऊर्ध्वाधरं क्रियते ।
(आ) ततस्च ययोः सनिवेशिन्ययोः ( Stirrup) पटलतन्तू दण्डात् प्रलम्बमाने स्तः अतत्र लक्ष्यते यत् ते असिकोणयोः सम्यक्तया विनिहिते न वा। प्रायशस्ते असिकोणात्पतित्वा तुलादण्डे तिष्ठत्ः । यदि चेद् तौ पतितौ भवेतां तर्हि तावसिकोणयोः सम्यक्तया संस्थाप्यते ।
(इ). दण्डोत्यापकं हस्तकं वामतः परिभ्राम्य तुलादण्डः उत्थाप्यते। यद् तुलादण्डः आलम्बे भ्रमणं प्रारभते तर्हीदं लक्ष्यते यत् संकेतः सून्यस्योभयतः मापिकोपरि तुल्यभागपर्यन्तं परिसरति न वा । यदि चेद् संकेतकः मापिकाया उभयतः तुल्यभागपर्यन्तं न परिसरेत् तर्हि समतोलककुण्डलिके पुरतः पश्चाद् वा अपसार्य इत्थं समञ्ज्येते यत् सङ्केतकः मापिकाया उभयतः तुल्यां गतिं कुर्यात् ।
इत्थं तुलापरीक्षणम् कृत्वा तौलनं आरभ्यते ।
भौतिकतुलया तौलनरीतिः
[सम्पादयतु](१) मापनीयं वस्तु वामपटले मापकश्च दक्षिणे पटले नीधियन्ते, किमर्थम् ? मापकमञ्जूषापि स्वदक्षीणे पार्श्वे स्थाप्यते ।
(२) अनुमोनेन प्रथमं वृहत्तमः मापकः पटले निधीयते । यदि चेद् स न्यूनोभवेद् तरि तत्ः लघीयान् मापकख् निधीयते । यदि चेत् सोऽधिको भवेत् तर्हि तमुद्धृत्य ललघुमापकः स्थाप्यते । इत्थं वृहत्तमेन मापकेन तौलनं आरम्य लघिष्ठ्मापकं यावत् कार्यं क्रियते ।
(३) मापकाः सदैव संग्राहिकया मापपिटकाद् उद्ध्रीयन्ते निधीयन्ते च । करेण ते न स्पृश्यन्ते । किमर्थं ? मापकाः पुरः पटले (Table) कदाचिदपि न संस्थाप्याः ।
(४) तुलादण्डं अधः कृत्वा मापकाः निधाप्यन्ते उद्धीयन्ते वा । यदा तुलादण्ड उद्धृतः स्यात् तदा मापका नैवा उद्ध्रीयन्ते निधीयन्ते वा ।
(५) मापाञ्जूषायाः रिक्तावस्थानियानां मापकानां योगं कृत्वा स्वकीयप्रेलखपुस्तिकायां तत्फलं लिख्यते । ततश्च पटलात् उद्धरणकाले च पुनः तेषां योगः क्रियते । परिमाणविमौ तुल्यौ स्यातां ।
(६) एकस्यां सुद्धतुलायाम् अधोऽङ्कितानि वैशिष्ट्यानि स्युः ।
सुद्धा तुला सत्या (True), संवेदनशिला (Sensitive), स्थायिनि (Stable), सुदृढाः (Rigid) च् भवति ।
(१) तुला तदैव सत्या इत्यभिधीयते यदा उभ्योः पटलयोः भारयुक्तत्वे भारविहीनत्वे वा तुलादण्डः क्षैतिजो (Horizontal) भवेत् । इदम् तदिव सम्भवति यदा आलम्बः, उभयतः दण्डस्य भारः , तस्य दैर्ध्यं, पटलयोः निहितः भारश्च सर्वतैव तुल्या स्युः ।
(२) तुला तदैव सुग्राहिका भवति यदा पटलद्वये निहितयोर्भारयोर्मध्ये यत्किञ्चित्परिवर्तनेनापि दण्डे प्रचुरं नम्रत्वं जायते यतश्च सङ्केतकेन मापकपट्टिकोपरि अधिकोविक्षेपो (Deflection) लक्ष्यते । तुलायाः सुग्राहकतार्थं निम्नांङ्कितानि तध्यानिआवस्यकानि –
- दण्डस्य दीर्घत्वम्
- दण्डस्य लघुता ।
- तुलासङ्केतकस्यापि लघुता ।
(३) तुला तदैव स्थायिनीति कथ्यते यद दण्डः स्वस्थित्याः स्वल्पमपि स्थानान्तरं कृत्वा क्षिप्रमेव स्वकीयां पूर्वां स्थ्तिं प्राप्नोति । तस्यामर्थो यत् सङ्केतकः मापिकायाः शुन्यस्य उभयतः तीव्रं दौलनं करोति । यदा तुलादण्डः स्वक्षैतिजस्थित्याः स्थानान्तरितो भवति तदा स्वकीयात् सङ्केतलस्य च भारात् पुनः स्वकीयां मध्यमानस्थितिं प्राप्नोति । अतः तुलां स्थायिनीं विधातुम् :--
- दण्डो गुरुः करणीयः
- सङ्केतकोऽपि गुरुः स्यात् ।
सुग्राहकतायाः स्थायित्वस्य च आवश्यकतामध्ये पारस्परिकः विरोधो वर्तते । अतएव यदि तुला सम्धिका सुग्राहिका भवेत् तर्हि तस्याः सङ्केतकः स्वकीयां मधय्मानस्थितिं शीघ्र न प्राप्नोति ( सा प्रच्रस्थायिनी न भवति ) । यदि चेत् तस्याः सङ्केतः शीघ्रमेव स्वमध्यमनस्त्थितिं प्राप्स्यति (समधिका स्थायिनी भविढ्यति ) तदा सा सुग्रहिका न भविष्यति । तथ्यञ्चेदं इत्थमापि वर्णनीयं यत् यदि अतिशयो यथार्थः भारो ज्ञातव्यो भवेत् तर्हि तौलनकर्मणि अधिकः सम्योऽपेक्ष्यते । उअयदि चेत् सैघ्रयं अभीष्टं तर्हि मापके तादृस्याः शुद्धतायाः अवकाशसङ्कोञ्चो भविष्यति ।
(४) तुला तदैव सुदृडा इत्यभिधीयते यदा तस्या दण्डः ईदृशः स्यात् यत् यावान् भारः तत्र तोलनीयोभवेत् तस्य न्यासात् दण्डोः न नमेत्