Введение
Клин – это инструмент треугольной формы, переносная наклонная плоскость и одна из шести простых машин. Он может использоваться для разделения двух объектов или частей объекта, подъема объекта или фиксации объекта на месте. Клин работает, преобразуя силу, приложенную к его тупому концу, в силы, перпендикулярные (нормальные) к его наклонным поверхностям. Механическое преимущество клина определяется отношением длины его наклонной поверхности к его ширине. Хотя короткий клин с широким углом может выполнить работу быстрее, для этого потребуется большее усилие, чем для длинного клина с узким углом. Усилие прикладывается к плоской, широкой поверхности. Эта энергия передается к острому концу клина, таким образом, происходит передача усилия. Клин просто передает энергию в виде трения и концентрирует ее на остром конце, что приводит к разрушению объекта.
A wedge is a triangular shaped tool, a portable inclined plane, and one of the six simple machines. It can be used to separate two objects or portions of an object, lift up an object, or hold an object in place. It functions by converting a force applied to its blunt end into forces perpendicular (normal) to its inclined surfaces. The mechanical advantage of a wedge is given by the ratio of the length of its slope to its width. Although a short wedge with a wide angle may do a job faster, it requires more force than a long wedge with a narrow angle. The force is applied on a flat, broad surface. This energy is transported to the pointy, sharp end of the wedge, hence the force is transported. The wedge simply transports energy in the form of friction and collects it to the pointy end, consequently breaking the item.
История
Клинья существуют уже тысячи лет. Первоначально они изготавливались из простого камня. Возможно, первым примером клина является ручной рубильник (см. также Олоргесайлие), который создается путем откалывания камня, как правило, кремня, для формирования двусторонней режущей кромки, или клина. Клин – это простой механизм, преобразующий боковую силу и движение инструмента в поперечную раскалывающую силу и движение обрабатываемой детали. Доступная мощность ограничена усилием, прикладываемым человеком, использующим инструмент, но поскольку мощность является произведением силы и перемещения, клин усиливает силу за счет уменьшения перемещения. Это усиление, или механическое преимущество, представляет собой отношение входной скорости к выходной скорости. Для клина оно определяется как 1/tanα, где α – угол заточки. Грани клина моделируются как прямые линии для формирования скользящего или призматического соединения. Происхождение клина неизвестно. В древнеегипетских каменоломнях бронзовые клинья использовались для откалывания каменных блоков, применяемых в строительстве. Также использовались деревянные клинья, которые разбухали после насыщения водой. Некоторые коренные народы Америки использовали клинья из оленьих рогов для раскалывания и обработки древесины при изготовлении каноэ, жилищ и других предметов.
Клинки и клины
Клинка представляет собой сложную наклонную плоскость, состоящую из двух наклонных плоскостей, расположенных так, что плоскости соединяются по одному краю. Когда край, где встречаются две плоскости, вдавливается в твердое или жидкое вещество, он преодолевает сопротивление материала к разделению, передавая силу, приложенную к материалу, в две противоположные силы, нормальные к поверхностям клинка. Первым известным применением клинка человеком было острое ребро кремня, использовавшееся для рассечения или раскалывания тканей животных, например, для разделки мяса. Использование железа и других металлов привело к созданию ножей для подобных задач. Лезвие ножа позволяло людям резать мясо, волокна и другие растительные и животные материалы с гораздо меньшим усилием, чем если бы их разрывали просто руками. Другие примеры – плуги, разделяющие частицы почвы, ножницы, разделяющие ткань, топоры, разделяющие древесные волокна, и рубанки и долота, разделяющие древесину. Клинки, пилы и долота могут разделять толстые и твердые материалы, такие как дерево, твердый камень и твердые металлы, и делают это с меньшим усилием, меньшими потерями материала и большей точностью, чем дробление, которое представляет собой приложение той же силы к большей площади разделяемого материала. Другие примеры клинов можно найти в сверлах, которые создают круглые отверстия в твердых телах. Два режущих края сверла заточены под противоположными углами, образуя острие, и этот край обвит вокруг стержня сверла. Когда сверло вращается вокруг своей оси, клинья вдавливаются в разделяемый материал. Образующийся разрез в материале направлен по окружности вращения сверла, а спиральная форма сверла обеспечивает удаление срезанного материала.
Примеры более быстрой удержания предметов
Клинья также могут использоваться для фиксации объектов, таких как детали двигателя (золотниковые клапаны), детали велосипеда (выносы руля и эксцентриковые каретки) и двери. Дверной упор клинового типа (дверной клин) работает главным образом за счет трения, возникающего между нижней частью двери и клином, и между клином и полом (или другой поверхностью).