शरीराने दुर्बल असलेला माणूस पृथ्वीवर झालेल्या सर्व नैसर्गिक बदलांना नुसताच पुरून उरला नाही, तर निसर्गातील नियमांचा अभ्यास करून स्वत:चा विकासही करत गेला. याचे सर्वात महत्त्वाचे कारण म्हणजे त्याची ‘डोकॅलिटी’! अर्थात विचार करून समोर घडणाऱ्या घटनांमागचे तर्कसुसंगत कारण/ तत्त्व शोधून, त्या तत्त्वाचा स्वत:च्या फायद्यासाठी वापर करण्याची त्याची शक्ती आणि वृत्ती. अनेक युगे अनेक प्राण्यांनी दगड गडगडत खाली जाताना पाहिले असतील किंवा झाडांचे ओंडके घरंगळत जाताना पाहिले असतील. पण त्या पाहण्यातून माणसाने चाकाचा शोध लावला. चाकाचा शोध हा जगातील सर्वात क्रांतिकारी आणि मूलभूत शोधांपैकी एक मानला जातो. हे माणसाने शोधलेले पहिले सुलभ यंत्र होते. त्याच्या रोजच्या गरजा भागवण्यासाठी अतिशय उपयुक्त असा हा शोध. या शोधाने त्याची वस्तू इकडून तिकडे नेण्याची क्षमता वाढली. त्याच्या हालचाली जलद होण्यास सुरुवात झाली आणि भविष्यातील अनेक महत्त्वाचे शोध लागण्याची पायाभरणी झाली. ज्ञात इतिहासाप्रमाणे सुमारे इ. स. पूर्व ९००० च्या सुमारास मेसापोटेमियन संस्कृतीत चाक शोधले गेल्याचा उल्लेख सापडतो. आज आपण इतक्या प्राचीन गोष्टीबद्दल बोलायचे कारण म्हणजे आपल्या रोजच्या वापरातली अनेक उपकरणे, हत्यारे, यंत्रे यांच्यामागचे तंत्र हे चाक आणि इतर आद्य सुलभ यंत्रांवरून विकसित झाले आहे. त्याची ओळख करून घेतल्यास पुढील यंत्रे समजायला सोपे जाईल. ग्रीक तत्त्वज्ञ आर्किमिडीसने इ. स. तिसऱ्या शतकात केलेले जगप्रसिद्ध विधान- ‘मला (पृथ्वीबाहेर) उभे राहायला जागा द्या आणि मी पृथ्वी हलवून दाखवेन..’ हे आपल्याला माहीतच असेल. यातला थोडासा अतिशयोक्तीचा भाग सोडला तरी यातून त्याला त्याने शोधलेल्या ‘यांत्रिक फायदा’ (Mechanical Advantage) या तत्त्वातील ताकद कळली होती. साध्या यंत्रांचा वापर करून आपण बल (Force) कितीही प्रमाणात वाढवू शकतो याची त्याला खात्री पटली होती. पुढे अनेक ग्रीक आणि इतर शास्त्रज्ञ- तत्त्वज्ञांनी यात भर घातली. त्यातले महत्त्वाचे दोघे होते- गॅलिलिओ गॅलीली आणि लिओनाडरे दाव्हिंची. लिओनाडरेने घर्षण (Friction) ही संकल्पना १५-१६ व्या शतकातच शोधली होती. पण दुर्दैवाने ती कल्पना त्याच्या वह्यांतच राहिल्याने जगापुढे यायला पुढचे शतक उजाडावे लागले. गॅलिलिओने सुलभ यंत्रे ऊर्जा निर्माण करत नाहीत, तर फक्त ती रूपांतरित करतात, हे जाणले होते. सुलभ यंत्रे म्हणजे काय? तर माणसाचे काम सोपे करणारी प्राथमिक यंत्रे! माणूस कार्य करतो; यंत्रही कार्य करते. कार्याची शास्त्रीय व्याख्या म्हणजे ‘वस्तूवर गतीच्या दिशेने कार्यरत होणारे बल’ आणि त्याचे गणिती स्वरूप आहे.. कार्य = बल x अंतर. (W = F x D. WORK = Force x Distance) ही यंत्रे प्रामुख्याने पुढील कामे करतात.. १. एका जागेवरील बल दुसरीकडे हलवणे. २. बलाची दिशा बदलणे. ३. बल वाढवणे. ४. बलाची गती किंवा अंतर वाढवणे. जी सहा यंत्रे ‘सुलभ यंत्रे’ नावाने ओळखली जातात ती आहेत- तरफ (lever), चक्र आणि आस (Wheel and axle), तिरके प्रतल (Inclined Plane), पाचर (Wedge), मळसूत्र (Screw) आणि पुली. चित्र क्र. १ मध्ये याची प्रातिनिधिक उदाहरणे दाखवली आहेत. तरफ ((Lever)- तरफ म्हणजे बल वाढवण्याचे यंत्र. यात चित्र क्र. २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे कार्य करण्यासाठी लागणारे बल एक दांडा आणि टेकू किंवा स्थिर बिजागरी वापरून वाढवता येते. चित्र क्र. २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे कार्य करण्यासाठी किती बल वापरायचे, ते टेकूपासूनच्या अंतरावर ठरते. भार आणि वापरलेले बल यांतील गुणोत्तर म्हणजे या यंत्रामुळे झालेला फायदा किंवा यांत्रिकी फायदा. (Mechanical Advantage). उदा. आपल्याला १५ किलो वजन उचलायचे आहे. कुठलेही यंत्र न वापरता आपण १५ x ९.८ = १४७ N (न्यूटन- बलाचे मापक) इतके बल वापरून ते उचलू. पण जर तरफ वापरून आपण पाच मीटरच्या दांडूवर एका बाजूला १५ किलो वजन ठेवले आणि दोन मीटर अंतरावर दांडय़ाखाली टेकू ठेवला तर आपल्याला १४७ x २/३ = ९८ N इतकेच बल लागेल. तरफेचे तीन प्रकार आहेत. चित्र क्र. ३ मध्ये आपल्याला ते दाखवले आहेत. पहिला प्रकार- भार (Load) आणि बल यामध्ये टेकू असतो. तसेच भार आणि बल यांची दिशा विरुद्ध असते. उदा. कात्री, पक्कड, सी-सॉचा खेळ. दुसरा प्रकार- टेकू आणि बल यांच्यामध्ये भार असतो. भार आणि बल एकाच दिशेने काम करतात. उदा. अडकित्ता, ढकलगाडी. तिसरा प्रकार- भार आणि टेकू यामध्ये बल असते. इथेही भार आणि बल एकाच दिशेने काम करतात. उदा. लांब दांडय़ाचा जमीन पुसणारा झाडू, मानवी हात, क्रिकेटच्या बॅटने चेंडू मारण्याची क्रिया. चक्र आणि आस (Wheel and Axle) चाकाचा शोध लागल्यानंतर मनुष्याला त्याचे अनेक उपयोग कळायला लागले. जगाचा इतिहास बदलणाऱ्या पहिल्या दहा शोधांमध्ये या यंत्राचा समावेश केला जातो. आजच्या जगातील बलाढय़ असा वाहन उद्योग याच मूलभूत यंत्रावर उभा राहिला आहे. चित्र क्र. ४ आणि ५ मध्ये याची रचना आणि उपयोग दिसतो. चक्राच्या कडेवर बल (टॉर्क) दिले असता ते फिरते आणि मधील आसावर ते बल हस्तांतरित होते. उदा. विहिरीवरील रहाट. तसेच आसावर बल दिले असता बाजूच्या चक्राकडे ते हस्तांतरित होते. उदा. बैलगाडी. या यंत्रामध्ये वस्तू हलवताना घर्षणामुळे होणारा विरोध कमी झाल्यामुळे लागणारे बल अतिशय कमी लागते. तसेच ढकलगाडीला जेवढी जास्त चाके तेवढा प्रती-चाक भार कमी होतो आणि भार हलवण्याकरता लागणारे बल कमी लागते. इतर सुलभ यंत्रांची माहिती घेऊ पुढच्या भागात.. n - दीपक देवधर dpdeodhar@gmail.com
