Saugnapf - Suction cup

Ein transparenter Saugnapf
Eine Abbildung, die zeigt, dass der Druck, der außerhalb des Saugnapfs ausgeübt wird, den Druck im Inneren übersteigt. Diese Druckdifferenz hält den Saugnapf in Kontakt mit der Oberfläche.
Der Druck auf einen Saugnapf, der durch Kollisionen von Gasmolekülen ausgeübt wird, hält den Saugnapf in Kontakt mit der Oberfläche.
Saugheber mit einem Becher.

Ein Saugnapf , auch Saugnapf genannt , ist ein Gerät oder Objekt, das den negativen Flüssigkeitsdruck von Luft oder Wasser nutzt , um an nicht porösen Oberflächen zu haften und ein Unterdruck zu erzeugen .

Saugnäpfe sind periphere Merkmale einiger Tiere wie Tintenfische und Tintenfische und wurden für zahlreiche Zwecke künstlich reproduziert.

Theorie

Die Arbeitsfläche des Saugnapfs besteht aus elastischem, flexiblem Material und hat eine gewölbte Oberfläche. Wenn die Mitte des Saugnapfs gegen eine ebene, nicht poröse Oberfläche gedrückt wird, wird das Volumen des Raums zwischen dem Saugnapf und der ebenen Oberfläche verringert, wodurch die Luft oder das Wasser zwischen dem Saugnapf und der Oberfläche ausgestoßen wird der Rand des runden Bechers. Der sich zwischen dem Becher und der ebenen Fläche bildende Hohlraum enthält wenig bis gar keine Luft oder Wasser, da der größte Teil der Flüssigkeit bereits aus dem Inneren des Bechers herausgedrückt wurde, wodurch ein Druckmangel entsteht. Der Druckunterschied zwischen der Atmosphäre an der Außenseite des Bechers und dem Niederdruckhohlraum an der Innenseite des Bechers hält den Becher an der Oberfläche haften.

Saugnapf auf ein Fenster gedrückt

Wenn der Benutzer aufhört, physischen Druck auf die Außenseite der Tasse auszuüben, neigt die elastische Substanz, aus der die Tasse besteht, dazu, ihre ursprüngliche, gekrümmte Form wieder einzunehmen. Wie lange die Saugwirkung aufrechterhalten werden kann, hängt hauptsächlich davon ab, wie lange es dauert, bis Luft oder Wasser wieder in den Hohlraum zwischen Becher und Oberfläche eindringt und den Druck mit der umgebenden Atmosphäre ausgleicht. Dies hängt von der Porosität und Ebenheit der Oberfläche und den Eigenschaften des Becherrandes ab. Oft wird eine kleine Menge Mineralöl oder Pflanzenöl verwendet, um die Dichtung zu erhalten.

Berechnungen

Die Kraft, die erforderlich ist, um einen idealen Saugnapf durch direktes Abziehen von der Oberfläche zu lösen, ergibt sich aus der Formel:

wo:

F ist die Kraft ,
A ist die Fläche der von der Tasse bedeckten Oberfläche,
P ist der Druck außerhalb des Bechers (normalerweise Atmosphärendruck )

Dies leitet sich aus der Definition von Druck ab, die lautet:

Zum Beispiel hat ein Saugnapf mit einem Radius von 2,0 cm eine Fläche von (0,020 m) 2 = 0,0013 Quadratmeter. Mit der Kraftformel ( F = AP ) ergibt sich F = (0,0013 m 2 )(100.000 Pa) = ca. 130 Newton .

Die obige Formel beruht auf mehreren Annahmen:

  1. Der Außendurchmesser des Bechers ändert sich beim Ziehen am Becher nicht.
  2. Es dringt keine Luft in den Spalt zwischen Becher und Oberfläche ein.
  3. Die Zugkraft wird senkrecht zur Oberfläche aufgebracht, damit der Becher nicht seitlich verrutscht oder sich ablöst.

Künstliche Nutzung

SatNav- Geräte werden oft mit Saugnapfhalterungen zur Befestigung an Windschutzscheiben geliefert .
GoPro-Kamera mit Saugnapf am Auto befestigt

Es wird angenommen, dass künstliche Saugnäpfe erstmals im dritten Jahrhundert v. Chr. verwendet wurden und aus Kürbissen hergestellt wurden . Sie wurden verwendet, um "schlechtes Blut" aus inneren Organen an die Oberfläche zu saugen. Hippokrates soll dieses Verfahren erfunden haben.

Die ersten modernen Saugnapf-Patente wurden in den 1860er Jahren vom US-amerikanischen Patent- und Markenamt ausgestellt. TC Roche erhielt 1866 das US-Patent Nr. 52,748 für einen "Photographic Developer Dipping Stick"; das Patent offenbart eine primitive Saugnapfeinrichtung zum Handhaben von photographischen Platten während der Entwicklungsverfahren. Im Jahr 1868 patentierte Orwell Needham ein verfeinertes Saugnapfdesign, US-Patent Nr. 82,629, und nannte seine Erfindung einen "Atmospheric Knob", der für den allgemeinen Gebrauch als Griff- und Schubladenöffnungsmittel bestimmt war.

Saugnäpfe haben eine Reihe von kommerziellen und industriellen Anwendungen:

  • Zum Anbringen eines Gegenstands an einer ebenen, nicht porösen Oberfläche, z. B. einer Kühlschranktür oder einer Fliese an einer Wand. Dies wird auch zum Anlegen von Schiffen verwendet
  • Um einen Gegenstand zu bewegen, z. B. eine Glasscheibe oder eine Doppelbodenfliese , indem Sie den Saugnapf an einem flachen, nicht porösen Teil des Gegenstands anbringen und dann den Gegenstand verschieben oder anheben.
  • In einigen Spielzeugen wie Nerf Darts.
  • Eine Toilette Kolben
  • Fast oder vollständig senkrecht nach oben oder unten auf einer ebenen, nicht porösen Oberfläche zu klettern, wie z. B. an den Seiten einiger Gebäude. Dies ist Teil des Bauens , das auch als urbanes Klettern bekannt ist.
  • Um ein Objekt während der Bearbeitung ruhig zu halten, z. B. um ein Stück Glas beim Kantenschleifen zu halten.

Am 25. Mai 1981 bestieg Dan Goodwin , alias SpiderDan, den Sears Tower , das ehemals höchste Gebäude der Welt, mit einem Paar Saugnäpfen. Anschließend skalierte er das Renaissance Center in Dallas, das Bonaventure Hotel in Los Angeles, das World Trade Center in New York City, den Parque Central Tower in Caracas, den Fernsehsender Nippon in Tokio und den Millennium Tower in San Francisco.

Siehe auch

Verweise