Ventosa - Suction cup
Una ventosa , también conocida como ventosa , es un dispositivo u objeto que utiliza la presión negativa del fluido de aire o agua para adherirse a superficies no porosas , creando un vacío parcial .
Las ventosas son rasgos periféricos de algunos animales, como pulpos y calamares , y se han reproducido artificialmente para numerosos propósitos.
Teoría
La cara de trabajo de la ventosa está hecha de material elástico y flexible y tiene una superficie curva. Cuando el centro de la ventosa se presiona contra una superficie plana, no porosa, el volumen del espacio entre la ventosa y la superficie plana se reduce, lo que hace que el aire o el agua entre la ventosa y la superficie sea expulsado más allá. el borde de la taza circular. La cavidad que se desarrolla entre la taza y la superficie plana tiene poco o nada de aire o agua porque la mayor parte del líquido ya ha sido expulsado del interior de la taza, lo que provoca una falta de presión. La diferencia de presión entre la atmósfera en el exterior de la taza y la cavidad de baja presión en el interior de la taza mantiene la taza adherida a la superficie.
Cuando el usuario deja de aplicar presión física en el exterior de la taza, la sustancia elástica de la que está hecha la taza tiende a recuperar su forma curva original. El período de tiempo durante el cual se puede mantener el efecto de succión depende principalmente de cuánto tiempo tarda el aire o el agua en volver a filtrarse en la cavidad entre la copa y la superficie, igualando la presión con la atmósfera circundante. Esto depende de la porosidad y planitud de la superficie y de las propiedades del borde de la copa. A menudo se emplea una pequeña cantidad de aceite mineral o aceite vegetal para ayudar a mantener el sello.
Cálculos
La fuerza requerida para separar una ventosa ideal tirando de ella directamente hacia afuera de la superficie viene dada por la fórmula:
dónde:
- F es la fuerza ,
- A es el área de la superficie cubierta por la copa,
- P es la presión fuera de la taza (típicamente presión atmosférica )
Esto se deriva de la definición de presión, que es:
Por ejemplo, una ventosa de 2.0 cm de radio tiene un área de (0.020 m) 2 = 0.0013 metros cuadrados. Usando la fórmula de fuerza ( F = AP ), el resultado es F = (0.0013 m 2 ) (100,000 Pa) = aproximadamente 130 newtons .
La fórmula anterior se basa en varios supuestos:
- El diámetro exterior de la copa no cambia cuando se tira de la copa.
- No hay fugas de aire en el espacio entre la taza y la superficie.
- La fuerza de tracción se aplica perpendicular a la superficie para que la copa no se deslice hacia los lados ni se despegue.
Uso artificial
Se cree que las ventosas artificiales se usaron por primera vez en el siglo III a. C. y se hicieron con calabazas . Se utilizaron para succionar "sangre mala" de los órganos internos a la superficie. Se cree que Hipócrates inventó este procedimiento.
Las primeras patentes modernas de ventosa fueron emitidas por la Oficina de Marcas y Patentes de los Estados Unidos durante la década de 1860. TC Roche recibió la Patente de Estados Unidos Nº 52.748 en 1866 por una "Varilla de inmersión para revelador fotográfico"; la patente describe un medio de ventosa primitivo para manipular placas fotográficas durante los procedimientos de revelado. En 1868, Orwell Needham patentó un diseño de ventosa más refinado, la Patente de los Estados Unidos No. 82.629, llamando a su invento un "Perilla Atmosférica" para uso general como manija y medio de apertura de cajones.
Las ventosas tienen una serie de aplicaciones comerciales e industriales:
- Para fijar un objeto a una superficie plana y no porosa, como la puerta de un refrigerador o un azulejo en una pared. También se utiliza para el amarre de barcos.
- Para mover un objeto, como un panel de vidrio o un piso elevado , colocando la ventosa en una parte plana y no porosa del objeto y luego deslizándolo o levantándolo.
- En algunos juguetes, como los dardos Nerf .
- Un desatascador de inodoro
- Subir casi o completamente verticalmente hacia arriba o hacia abajo por una superficie plana y no porosa, como los lados de algunos edificios. Esto es parte de la construcción , que también se conoce como escalada urbana.
- Para sujetar un objeto mientras se trabaja, como sujetar un trozo de vidrio mientras se realiza la aplicación de esmerilado de bordes.
El 25 de mayo de 1981, Dan Goodwin , también conocido como SpiderDan, escaló la Torre Sears , el antiguo edificio más alto del mundo, con un par de ventosas. Luego pasó a escalar el Renaissance Center en Dallas, el Bonaventure Hotel en Los Ángeles, el World Trade Center en la ciudad de Nueva York, el Parque Central Tower en Caracas, la estación de televisión Nippon en Tokio y la Millennium Tower en San Francisco.