Бутылка с соской

Устройство, используемое для приклеивания к непористым поверхностям.

Прозрачная присоска

Давление на присоску, оказываемое столкновениями молекул газа, удерживает присоску в контакте с поверхностью.

Присоска на одну чашку.

Присоска , также известная как присоска , представляет собой устройство или объект, который использует отрицательное давление жидкости воздуха или воды для прилипания к непористым поверхностям, создавая частичный вакуум . ^[1]

Присоски встречаются в природе на телах некоторых животных, таких как осьминоги и кальмары , и воспроизводятся искусственно для многочисленных целей. ^[2]

Теория

Рабочая поверхность присоски изготовлена ​​из эластичного, гибкого материала и имеет изогнутую поверхность. ^[3] Когда центр присоски прижимается к плоской, непористой поверхности , объем пространства между присоской и плоской поверхностью уменьшается, в результате чего воздух или вода между присоской и поверхностью выбрасываться за край круглой чашки. В полости, которая образуется между чашкой и плоской поверхностью, практически нет воздуха или воды, поскольку большая часть жидкости уже вытеснена из внутренней части чашки, что приводит к отсутствию давления. Разница давлений между атмосферой снаружи чашки и полостью низкого давления внутри чашки удерживает чашку прилипшей к поверхности.

Присоска прижалась к окну

Когда пользователь перестает оказывать физическое давление на внешнюю часть чашки, эластичное вещество, из которого она изготовлена, стремится восстановить свою первоначальную изогнутую форму. Продолжительность времени, в течение которого может сохраняться эффект всасывания, зависит главным образом от того, сколько времени понадобится воздуху или воде, чтобы просочиться обратно в полость между чашкой и поверхностью, уравнивая давление с окружающей атмосферой. Это зависит от пористости и плоскостности поверхности, а также свойств края чашки. Для поддержания герметичности часто используется небольшое количество минерального или растительного масла .

Расчеты

Сила, необходимая для отделения идеальной присоски путем отрыва ее непосредственно от поверхности, определяется по формуле:

${\displaystyle F=AP}$

где:

F – сила ,

А — площадь поверхности, покрытая чашкой,

P — давление снаружи чашки (обычно атмосферное давление ).

Это вытекает из определения давления, которое:

${\displaystyle P=F/A}$

Например, присоска радиусом 2,0 см имеет площадь (0,020 м) ² = 0,0013 кв.м. Используя формулу силы ( F = AP ), получаем F = (0,0013 м ² )(100 000 Па) = около 130 ньютонов . ${\displaystyle \pi }$

Приведенная выше формула основана на нескольких предположениях:

1. Внешний диаметр чашки не меняется при вытягивании чашки.
2. Воздух не попадает в зазор между чашкой и поверхностью.
3. Тяговая сила прикладывается перпендикулярно поверхности, чтобы чашка не соскальзывала вбок и не отслаивалась.
4. В присоске создается идеальный вакуум ; на самом деле внутри останется небольшое парциальное давление , а P - это перепад давления.

Искусственное использование

Устройства спутниковой навигации часто поставляются с держателями на присосках для установки на ветровое стекло.

Камера GoPro прикреплена к автомобилю с помощью присоски

Считается, что искусственные присоски впервые были использованы в третьем веке до нашей эры и делались из тыкв . Их использовали для высасывания «плохой крови» из внутренних органов на поверхность. Считается, что эту процедуру изобрел Гиппократ . ^{[ нужна цитата ]}

Первые современные патенты на присоски были выданы Ведомством по патентам и товарным знакам США в 1860-х годах. В 1866 году компания TC Roche получила патент США № 52 748 на «Погружной стержень для проявителя фотографий»; патент раскрывает примитивное средство на присоске для манипулирования фотопластинами во время процедур проявления. В 1868 году Оруэлл Нидхэм запатентовал более совершенную конструкцию присоски, патент США № 82629, назвав свое изобретение «Атмосферной ручкой», предназначенной для общего использования в качестве ручки и средства открывания ящиков. ^{[4] [5]}

Присоски имеют ряд коммерческих и промышленных применений:

• Чтобы прикрепить объект к плоской непористой поверхности, например, к дверце холодильника или плитке на стене. Его также используют для швартовки судов. ^{[6] [7]}
• Переместить объект, например оконное стекло или плитку фальшпола , прикрепив присоску к плоской, непористой части объекта, а затем сдвинув или подняв объект.
• В некоторых игрушках, например в дартсах Nerf .
• В качестве вантуза для унитаза . ^[8]
• Подниматься почти или полностью вертикально вверх или вниз по плоской, непористой поверхности, например, по стенам некоторых зданий. Это часть строительного искусства , которое также известно как городское скалолазание. ^[9]
• Удерживать объект неподвижно во время работы, например, держать кусок стекла во время шлифовки кромок.

25 мая 1981 года Дэн Гудвин , он же СпайдерДэн, взобрался на Сирс Тауэр , бывшее самое высокое здание в мире, с помощью пары присосок. Он продолжал масштабировать Центр Возрождения в Далласе, отель Бонавентура в Лос-Анджелесе, Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, Центральную башню парка в Каракасе, телестанцию ​​​​Ниппон в Токио и Башню Миллениум в Сан-Франциско. ^{[10] [11] [12]}

Смотрите также

• шлюз

• Ужас вакуума (физика)
• Магдебургское полушарие
• Самоуплотняющаяся присоска

Рекомендации

1. "" Присоска" mw.com" . Мерриам Вебстер: Британская энциклопедия . Проверено 1 июня 2012 г.
2. «Хорошо вооруженный дизайн: 8 технологий, вдохновленных осьминогом» . www.livscience.com. 29 сентября 2014 года . Проверено 30 июля 2015 г.
3. ""Присоска" google.com" . Гугл Патенты . Проверено 1 июня 2012 г.
4. «Патент США 52748».
5. «Патент США 82629».
6. «Первая внутренняя вакуумная швартовная система, установленная на шлюзах морского пути Святого Лаврентия» . Профессиональный моряк. Сентябрь 2015 года . Проверено 11 марта 2017 г.
7. Швартовка без помощи рук на YouTube.
8. "Страница истории музея присосок" . 24 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала 24 апреля 2006 года . Проверено 27 января 2012 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
9. «Человек поднимается на небоскреб с присосками» . Новости BBC . 07.09.2010 . Проверено 27 января 2012 г.
10. Человек-паук, он же ПаукДэн Гудвин, взбирается на Sears Tower V2 — YouTube
11. Человек-паук, он же ПаукДэн Гудвин, Человек-небоскрёб, взбирается на Башню Миллениум в Сан-Франциско — YouTube
12. "αποφραξεις τιμες (Греция)" . Вентуза . 25 февраля 2018 г.