С древних времён для облегчения своего труда человек использует различные механизмы (греч. «механэ» – машина, орудие). Клин – это разновидность простого механизма «наклонная плоскость». Он состоит из двух плоскостей, которые сходятся под острым углом. Взгляните на фотографию. Вы видите клин, который удерживает дверь силой трения между нижней частью двери и клином. Небольшой силы, с которой мы вдвигаем клин под дверь, достаточно, чтобы возникла гораздо большая сила, с которой клин удерживает тяжёлую дверь.
Клин часто используют для разделения на части какого-либо предмета (см. рисунок). При действии малой силы на торец клина возникает гораздо большая сила, перпендикулярная скользящей поверхности. Выигрыш в силе, даваемый клином – расклинивающее действие клина – тем больше, чем острее «рабочий» угол клина (на рисунке он обозначен символом b).
Часто клин располагают вертикально, и при этом также возникает выигрыш в силе. Клин, как и всякий простой механизм, нужно заставить двигаться в нужном направлении. Только тогда он выполнит свою роль, например, расколет полено (см. рисунок). Однако при использовании клина очень большую роль играет сила трения. Поэтому выигрыш в силе, даваемый клином, в значительной мере зависит от силы трения, которая меняется по мере проникновения в предмет.
История происхождения клина неизвестна, это объясняется тем, что клин известен уже много веков. Ещё в Древнем Египте бронзовые клинья использовались для раскалывания камней, необходимых в строительстве. Также применяли и деревянные клинья, которые вбивали в трещины скал. После обливания водой такие клинья разбухали и откалывали части скал.
Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, игла, копьё, лопата и других. На иллюстрации вы видите применение принципа клина в анкере – устройстве для подвешивания предметов к стенам или потолкам. Сначала в потолке высверливают отверстие (см. рис.). Затем в отверстие вставляют анкер, который состоит из металлического цилиндра с «лепестками» на конце и стержнем внутри, который заканчивается клином (на рис. выделен красным квадратом). При вытягивании стержня из цилиндра клин раздвигает «лепестки» и плотно прижимает их к стенкам отверстия. В результате анкер прочно фиксируется в отверстии, и может выдержать груз в несколько десятков килограммов!
