Присоска - Suction cup

Прозрачная присоска
Рисунок, показывающий, что давление снаружи присоски превышает давление внутри.  Эта разница давлений удерживает присоску в контакте с поверхностью.
Давление на присоску, создаваемое столкновениями молекул газа, удерживает присоску в контакте с поверхностью.
Присоски на одну чашку.

Присоска , также известная как присоски , это устройство или объект , который использует отрицательное давление текучей среды воздуха или воды придерживаться непористых поверхностей, создавая частичный вакуум .

Присоски - это периферийные черты некоторых животных, таких как осьминоги и кальмары , которые были воспроизведены искусственно для множества целей.

Теория

Рабочая поверхность присоски изготовлена ​​из эластичного гибкого материала и имеет изогнутую поверхность. Когда центр присоски прижимается к плоской непористой поверхности, объем пространства между присоской и плоской поверхностью уменьшается, что приводит к вытеснению воздуха или воды между чашкой и поверхностью. ободок круглой чашки. Полость, которая образуется между чашкой и плоской поверхностью, почти не содержит воздуха или воды, потому что большая часть жидкости уже вытеснена из внутренней части чашки, что вызывает недостаток давления. Разница давлений между атмосферой снаружи чашки и полостью низкого давления внутри чашки удерживает чашку прилипшей к поверхности.

Прижатие присоски к окну

Когда пользователь перестает оказывать физическое давление на внешнюю сторону чашки, эластичное вещество, из которого сделана чашка, имеет тенденцию принимать свою первоначальную изогнутую форму. Продолжительность времени, в течение которого может поддерживаться эффект всасывания, зависит главным образом от того, сколько времени требуется, чтобы воздух или вода просочились обратно в полость между чашкой и поверхностью, уравновешивая давление с окружающей атмосферой. Это зависит от пористости и ровности поверхности, а также от свойств края чашки. Для поддержания герметичности часто используется небольшое количество минерального или растительного масла.

Расчеты

Сила, необходимая для отсоединения идеальной присоски путем ее оттягивания от поверхности, определяется по формуле:

куда:

F - сила ,
А - площадь поверхности, покрытой чашкой,
P - давление вне чашки (обычно атмосферное давление )

Это происходит из определения давления, которое:

Например, присоска радиусом 2,0 см имеет площадь (0,020 м) 2 = 0,0013 квадратных метров. Используя формулу силы ( F = AP ), результат F = (0,0013 м 2 ) (100 000 Па) = около 130 ньютонов .

Приведенная выше формула основана на нескольких предположениях:

  1. Внешний диаметр чашки не меняется при вытягивании чашки.
  2. Воздух не проникает в зазор между чашкой и поверхностью.
  3. Сила тяги прилагается перпендикулярно поверхности, чтобы чашка не соскользнула вбок и не отслоилась.

Искусственное использование

Устройства SatNav часто поставляются с держателями присосок для установки на лобовое стекло.
Камера GoPro прикреплена к автомобилю с присоской

Считается, что искусственные присоски были впервые использованы в третьем веке до нашей эры и были сделаны из тыкв . Их использовали для отсасывания «плохой крови» из внутренних органов на поверхность. Считается, что эту процедуру изобрел Гиппократ .

Первые патенты на современные присоски были выданы Управлением США по патентам и товарным знакам в 1860-х годах. Компания TC Roche была награждена патентом США № 52748 в 1866 году на «Стик для окунания для проявителя фотографий»; в патенте раскрывается примитивная присоска для работы с фотопластинками 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 ящика.

Присоски имеют ряд коммерческих и промышленных применений:

  • Чтобы прикрепить предмет к плоской непористой поверхности, например к дверце холодильника или плитке на стене. Это также используется для швартовки судов.
  • Чтобы 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 дротиках Nerf .
  • Ванны унитаза
  • Чтобы подняться почти или полностью вертикально вверх или вниз по плоской непористой поверхности, например, по стенам некоторых зданий. Это часть строительства , которое также известно как городское скалолазание.
  • Чтобы удерживать объект неподвижным во время работы, например, удерживая кусок стекла при шлифовании кромок.

25 мая 1981 года Дэн Гудвин , он же SpiderDan, поднялся на Сирс-Тауэр , бывшее самое высокое здание в мире, с парой присосок. Он продолжил масштабирование Центра Возрождения в Далласе, отеля Bonaventure в Лос-Анджелесе, Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, Центральной башни Парка в Каракасе, телестанции Nippon в Токио и башни Миллениум в Сан-Франциско.

Смотрите также

использованная литература