Клин

Клин для колки дерева

A клин представляет собой инструмент треугольной формы и является портативным наклонная плоскость, и одна из шести классических простых машин. Его можно использовать для разделения двух объектов или частей объекта, поднятия объекта или удержания объекта на месте. Он работает путем преобразования силы, приложенной к его тупому концу, в силы, перпендикулярные (нормальные ) его наклонным поверхностям. Механическое преимущество клина определяется отношением длины его наклона к его ширине. Хотя короткий клин с широким углом может работать быстрее, он требует большего усилия, чем длинный клин с узким углом.

Сила применяется к плоской широкой поверхности. Эта энергия переносится к заостренному концу клина, следовательно, переносится сила.

Клин просто переносит энергию и собирает ее до острого конца, в результате чего предмет ломается. Таким образом, на тонкий участок оказывается сильное давление.

• 1 История
• 2 Использование клина
• 3 Лезвия и клинья
• 4 Примеры крепления
• 5 Механическое преимущество
• 6 См. Также
• 7 Ссылки

Кремневый ручной топор, найденный в Винчестере

Возможно, первым примером клина является ручной топор, также см. biface и Olorgesailie. Клинья существуют тысячи лет, сначала они были сделаны из простого камня. Ручной топор изготавливается путем раскалывания камня, обычно кремня, для образования двустороннего края или клина. Клин - это простой станок, который преобразует поперечную силу и движение инструмента в поперечную силу раскола и движение заготовки. Доступная мощность ограничена усилием человека, использующего инструмент, но поскольку мощность является продуктом силы и движения, клин усиливает силу за счет уменьшения движения. Это усиление, или механическое преимущество, представляет собой отношение входной скорости к выходной скорости. Для клина это определяется как 1 / tanα, где α - угол при вершине. Грани клина моделируются как прямые линии для образования скользящего или призматического соединения..

Происхождение клина неизвестно. В древнеегипетских каменоломнях, бронзовых клинья использовались для отламывания каменных блоков, используемых при строительстве. Использовались также деревянные клинья, которые разбухали после насыщения водой. Некоторые коренные народы Америки использовали рога клинья для колки и обработки дерева каноэ, жилищ и других предметов.

Клинья используются для подъема тяжелых предметов, отделяя их от поверхности, на которой они стоят.

Рассмотрим блок, который нужно поднимать с помощью клин. Когда клин скользит под блоком, блок скользит вверх по наклонной стороне клина. Это поднимает вес F B блока. Горизонтальная сила F A, необходимая для подъема блока, получается с учетом скорости клина v A и скорости блока v B. Если мы предположим, что клин не рассеивает и не накапливает энергию, то мощность, подаваемая в клин, равна мощности на выходе.

или

$F\; B\; F\; A\; =\; v\; A\; v\; B.\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; frac\; \{F\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{B\}\}\}\; \{F\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{A\}\}\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{v\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{A\}\}\}\; \{v\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{B\}\}\; \}\}.\}$

Скорость блока связана со скоростью клина углом наклона стороны клина. Если угол клина равен α, то

$v\; B\; =\; v\; A\; tan\; \; \alpha ,\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{B\}\}\; =\; v\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{A\}\}\; \backslash \; tan\; \backslash \; alpha,\; \backslash !\}$

, что означает, что механическое преимущество

$MA\; =\; FBFA\; =\; 1\; tan\; \; \alpha .\; \{\backslash \; displaystyle\; MA\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{B\}\}\}\; \{F\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{A\}\}\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\backslash \; tan\; \backslash \; alpha\}\}.\}$

Таким образом, Чем меньше угол α, тем больше отношение подъемной силы к силе, приложенной к клину. Это механическое преимущество клина. Эта формула механического преимущества применима к режущим кромкам и операциям раскалывания, а также к подъему.

Их также можно использовать для разделения объектов, например блоков тесаного камня. Колки и клинья используются для раскалывания древесины вдоль волокон. Узкий клин с относительно длинным конусом , используемый для точной регулировки расстояния между объектами, называется прокладкой и обычно используется в столярных работах.

Кончики вилок и гвоздей также являются клиньями, поскольку они расщепляют и разделяют материал, в который их толкают или забивают; тогда валы могут удерживаться из-за трения.

Лезвие представляет собой составную наклонную плоскость, состоящую из двух наклонных плоскостей, расположенных так, чтобы плоскости пересекались на одной стороне. Когда край, на котором встречаются две плоскости, вдавливается в твердое или жидкое вещество, он преодолевает сопротивление материалов разделению, передавая силу, приложенную к материалу, на две противоположные силы, перпендикулярные поверхностям лезвия.

Первое известное использование лезвия людьми - это острый край кремневого камня, который использовался для рассекания или раскалывания тканей животных, например нарезка мяса. Использование железа или других металлов привело к разработке ножей для такого рода задач. Лезвие ножа позволяло людям разрезать мясо, волокна и другие растительные и животные материалы с гораздо меньшей силой, чем требовалось бы, чтобы разорвать их, просто потянув руками. Другими примерами являются плуги, которые отделяют частицы почвы, ножницы, разделяющие ткань, топоры, разделяющие древесные волокна, и долота и <133.>самолеты которые разделяют лес.

Клинья, пилы и зубила могут разделять толстые и твердые материалы, такие как дерево, твердый камень и твердые металлы, и они делают это с гораздо меньшими усилиями, отходы материала, и с большей точностью, чем дробление, которое представляет собой приложение той же силы к более широкой площади разделяемого материала.

Другие примеры клиньев можно найти в сверлах, которые производят круглые отверстия в твердых телах. Две кромки сверла заостряются под противоположными углами в острие, и эта кромка наматывается на вал сверла. Когда буровое долото вращается вокруг своей оси вращения, клинья вдавливаются в разделяемый материал. Результирующий разрез в материале происходит в направлении вращения сверла, в то время как винтовая форма долота позволяет удалять разрезанный материал.

Клинья также могут использоваться для удержания предметов на месте, например, детали двигателя (тарельчатые клапаны ), детали велосипеда (выносы и эксцентрические нижние кронштейны ) и двери. Дверной упор клиновидного типа (дверной клин) действует в основном из-за трения, возникающего между нижней частью двери и клином, и клином и полом (или другой поверхностью).

Поперечное сечение раскалывающего клина с вертикальной ориентацией его длины. Сила, направленная вниз, создает силы, перпендикулярные его наклонным поверхностям.

Механическое преимущество клина можно рассчитать, разделив высоту клина на ширину клина:

$Механическое\; преимущество\; =\; L\; ength\; W\; idth\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; rm\; \{MechanicalAdvantage\; =\; \{Длина\; \backslash \; по\; ширине\}\}\}\}$

Чем более острый или узкий угол клина, тем больше отношение длины его наклона к его ширине.

Клин будет заедать, когда угол включения клина меньше, чем арктангенс коэффициента трения между клином и материалом. Таким образом, в эластичном материале, таком как дерево, трение может сжимать узкий клин легче, чем широкий. Вот почему головка колки имеет гораздо больший угол, чем у топора.

• Топор
• Лезвие
• Противооткатный упор
• Froe
• Нож
• Дровокол
• Гвоздь (застежка)
• Пробка и перо
• Канцелярская кнопка
• Quoin (печать)
• Молот и клинья
• Скальпель
• Ножницы
• Колесо и ось

Серп

Wikimedia Commons имеет СМИ, относящиеся к клинья.

.