Присоска

Устройство, используемое для приклеивания к непористым поверхностям

Прозрачная присоска

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

Присоска для одной чашки.

Присоска , также известная как присоска , представляет собой устройство или предмет, 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 были воспроизведены искусственно для различных 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, что приводит к тому, что воздух или вода между присоской и поверхностью выталкиваются за край круглой чашки. Полость, которая образуется между чашкой и плоской поверхностью, содержит мало или совсем не содержит воздуха или воды, поскольку большая часть жидкости уже вытеснена изнутри чашки, что приводит к отсутствию давления. Разница давления между атмосферой снаружи чашки и полостью низкого давления внутри чашки удерживает чашку прилипшей к поверхности.

Присоска прижимается к окну

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

Расчеты

Сила, необходимая для отрыва идеальной присоски путем ее прямого отрыва от поверхности, рассчитывается по формуле:

${\displaystyle F=AP}$

где:

F — сила ,

A — площадь поверхности, покрываемой чашкой,

P — давление снаружи чашки (обычно атмосферное давление )

Это вытекает из определения давления, которое выглядит следующим образом:

${\displaystyle P=F/A}$

Например, присоска радиусом 2,0 см имеет площадь (0,020 м2) ² = 0,0013 квадратных метров. Используя формулу силы ( F = AP ), получаем результат F = (0,0013 м2 ⁾ (100 000 Па) = около 130 ньютонов . ${\displaystyle \pi }$

Приведенная выше формула основана на нескольких предположениях:

1. Внешний диаметр чашки не меняется при ее вытягивании.
2. Воздух не попадает в зазор между чашкой и поверхностью.
3. Сила натяжения прикладывается перпендикулярно поверхности, чтобы чашка не соскользнула в сторону и не отклеилась.
4. Присоска содержит идеальный вакуум ; в действительности внутри нее будет сохраняться небольшое парциальное давление , а P — это перепад давления.

Искусственное использование

Устройства SatNav часто поставляются с держателями на присосках для крепления на лобовом стекле.

Камера GoPro крепится к автомобилю с помощью присоски

Искусственные присоски, как полагают, впервые были использованы в третьем веке до нашей эры и были сделаны из тыкв . Они использовались для отсасывания «плохой крови» из внутренних органов на поверхность. Считается, что Гиппократ изобрел эту процедуру. ^{[ необходима цитата ]}

Первые современные патенты на присоски были выданы Патентным бюро США и товарных знаков в 1860-х годах. TC Roche получил патент США № 52 748 в 1866 году на «Фотографическую палочку для погружения проявителя»; патент раскрывает примитивное средство присоски для обработки фотографических пластин во время процедур проявления. В 1868 году Оруэлл Нидхэм запатентовал более совершенную конструкцию присоски, патент США № 82 629, 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:

• Прикрепить объект к плоской, непористой поверхности, например, к дверце холодильника или плитке на стене. Также используется для швартовки судов. ^{[6] [7]}
• Для перемещения объекта, например, оконного стекла или плитки фальшпола , прикрепите присоску к плоской, непористой части объекта, а затем сдвиньте или поднимите объект.
• В некоторых игрушках, например, в дротиках Nerf .
• Как туалетные вантузы . ^[8]
• Подниматься почти или полностью вертикально вверх или вниз по плоской, непористой поверхности, например, по сторонам некоторых зданий. Это часть строительного искусства , которое также известно как городской скалолазание. ^[9]
• Удерживать объект неподвижно во время работы с ним, например, удерживать кусок стекла при шлифовании кромок.

25 мая 1981 года Дэн Гудвин , он же SpiderDan, взобрался на Sears Tower , бывшее самое высокое здание в мире, с помощью пары присосок. Затем он взобрался на Renaissance Center в Далласе, отель Bonaventure в Лос-Анджелесе, Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, Parque Central Tower в Каракасе, станцию ​​Nippon TV в Токио и Millennium Tower в Сан-Франциско. ^{[10] [11] [12]}

Смотрите также

• Воздушный шлюз
• Horror vacui (физика)
• Магдебургские полушария
• Самоуплотняющаяся присоска

Ссылки

1. ""Suction Cup" mw.com". Merriam Webster: An Encyclopaedia Britannica Company . Получено 01.06.2012 .
2. «Хорошо вооруженный дизайн: 8 технологий, вдохновленных Octopus». livescience.com. 29 сентября 2014 г. Получено 30 июля 2015 г.
3. ""Suction Cup" google.com". Патенты Google . Получено 01.06.2012 .
4. «Патент США 52,748».
5. «Патент США 82,629».
6. "Первая внутренняя вакуумная швартовочная система установлена ​​на шлюзах морского пути Св. Лаврентия". Professional Mariner. Сентябрь 2015 г. Получено 11 марта 2017 г.
7. Hands Free Mooring на YouTube
8. "Страница истории Музея присосок". 2006-04-24. Архивировано из оригинала 24 апреля 2006 года . Получено 2012-01-27 .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
9. "Человек взбирается на небоскреб с помощью присосок". BBC News . 2010-09-07 . Получено 2012-01-27 .
10. Человек-паук, он же СпайдерДэн Гудвин, взбирается на Сирс-Тауэр V2 - YouTube
11. Человек-паук, он же СпайдерДэн Гудвин, Человек-небоскреб, взбирается на Башню Тысячелетия в Сан-Франциско - YouTube
12. "αποφραξεις τιμες (Греция)" . Вентуза . 25 февраля 2018 г.