Шта је заједничко ножу, игли и длету? Ако мислите да су све оне оштре и могу да пресеку или прођу кроз ствари, делимично сте у праву, али сада додајте заустављање врата на листу. Није нарочито оштар и не може ништа да исече, али ипак припада, јер су сви предмети примери клинова.
Клин је један од шест уређаја који су науци познати као једноставне машине. Поред клина, једноставне машине укључују нагнуту равнину, вијак, точак и осовину, ременицу и полугу. Неки научници укључују зупчаник као седми улаз, али други зупчаник сматрају сложеном машином која укључује и точак и осовину и полугу.
Шта је једноставна машина?
Једноставна машина је основни уређај који умножава силу коју на њу примењујете. То није уређај са унутрашњим компонентама којима је потребан извор напајања, попут аутомобилског мотора, али није ништа мање важан за обављање послова у стварном свету. Једноставне машине постоје откад постоји цивилизација, па чак можете и тврдити да откриће једноставних машина, као што су точак и клин, омогућило је цивилизацију у првом реду место.
Компромис за повећану силу коју врши једноставна машина је тај што силу морате применити на већој удаљености. Механичка предност машине своди се на однос удаљености којом примените силу на даљину машина примењује силу, а она мора бити мања да би механичка предност била већа од 1. Коришћење машине са механичком предношћу мањом од 1 било би корисно као и гледање кроз погрешну страну телескопа.
Механичка предност клина
Клин је сличан двостраној равни нагибу, али сматра се машином сам за себе јер се увек користи за одређену сврху, а то је за раздвајање ствари. Што је врх клина оштрији и што је његов нагиб њежнији нагиб, то ће клин испоручити више силе. Због тога су оштри ножеви са танким оштрицама бољи за сечење од досадних са дебелим оштрицама.
У математичком смислу, идеална механичка предност клина је однос удаљености кроз коју клин продире у материјал који цепа (Д.) до ширине расцепа (В):
ИМА = Д / В
Ово је прорачун силе клина, али не можете га користити за директно израчунавање силе коју клин врши у одређеном материјалу, јер не узима у обзир трење. Наилазите на више трења при резању сира него код сечења путера, а трење делује на ублажавање погонске силе клина.
Како израчунати погонску силу
Можете користити идеалну механичку предност клина за израчунавање силе на врху клина (ФТ.) ако знате силу која делује на клин (ФА.). Веза је:
ФТ. = (ИМА) × Ф.А. = Д / Ш × ЖА.
Овај однос је међутим непотпун, јер не укључује силу трења која се супротставља клину. Ова сила зависи од коефицијента трења клина и материјала који цепа, па је врло променљива. Ако је коефицијент кинетичког трења између клина и материјала µ, укупна сила трења (Фф) који се противи захтеву је:
Фф = µФН.
Где ФН. је нормална сила која делује на граници клина и материјала. ФН. зависи од угла клина.
Једном кад израчунате Фф, можете одредити силу коју врши врх клина. То је:
ФТ. - Фф