Un agujero es una abertura en un medio particular, generalmente un cuerpo sólido , o a través de él. Los agujeros se producen a través de procesos naturales y artificiales, y pueden ser útiles para diversos fines, o pueden representar un problema que se debe abordar en muchos campos de la ingeniería . Dependiendo del material y la ubicación, un agujero puede ser una hendidura en una superficie (como un agujero en el suelo), o puede atravesar completamente esa superficie (como un agujero creado con una perforadora en un trozo de papel).
Los agujeros pueden formarse por diversas razones, incluidos procesos naturales y acciones intencionales de seres humanos o animales. Los agujeros en el suelo que se hacen intencionalmente, como los que se hacen al buscar comida, para replantar árboles o los agujeros para postes hechos para asegurar un objeto, generalmente se hacen mediante el proceso de excavación . Los agujeros no intencionales en un objeto suelen ser una señal de daño . Los baches y los socavones pueden dañar los asentamientos humanos. [1]
Los agujeros pueden aparecer en una amplia variedad de materiales y en una amplia gama de escalas. Los agujeros más pequeños que pueden observar los seres humanos incluyen los agujeros diminutos y las perforaciones , pero el fenómeno más pequeño descrito como un agujero es un agujero de electrones , que es una posición en un átomo o red atómica donde falta un electrón . El fenómeno más grande descrito como un agujero es un agujero negro supermasivo , un objeto astronómico que puede ser miles de millones de veces más masivo que el sol de la Tierra .
El agujero más profundo de la Tierra es el pozo superprofundo Kola creado por el hombre , con una profundidad de perforación vertical real de más de 7,5 millas (12 kilómetros), que es solo una fracción de la distancia de casi 4.000 millas (6.400 kilómetros) hasta el centro de la Tierra. [2]
En matemáticas , los agujeros se examinan de varias maneras. Una de ellas es en homología , que es una forma general de asociar ciertos objetos algebraicos a otros objetos matemáticos como los espacios topológicos . Los grupos de homología se definieron originalmente en topología algebraica , y la homología era originalmente un método matemático riguroso para definir y categorizar los agujeros en un objeto matemático llamado variedad . La motivación inicial para definir los grupos de homología fue la observación de que dos formas se pueden distinguir examinando sus agujeros. [3] Por ejemplo, un círculo no es un disco porque el círculo tiene un agujero que lo atraviesa mientras que el disco es sólido, [4] y la esfera ordinaria no es un círculo porque la esfera encierra un agujero bidimensional mientras que el círculo encierra un agujero unidimensional. Debido a que un agujero es inmaterial, no es inmediatamente obvio cómo definir uno o distinguirlo de otros.
Otra es la noción de grupo de homotopía : se trata de invariantes de un espacio topológico que, cuando no son triviales (también se dice en este caso que el espacio no es k-conexo ), detectan la presencia de "agujeros" en el sentido de que el espacio contiene una esfera que no puede contraerse hasta un punto. El término de agujero se utiliza a menudo de manera informal cuando se habla de estos objetos. [5]
Para las superficies existe una noción más cercana al significado intuitivo: el género de una superficie conexa y orientable es un entero que representa el número máximo de cortes a lo largo de curvas simples cerradas que no se intersecan sin que la variedad resultante quede desconectada. [6] En términos sencillos, es exactamente el número de "agujeros" que tiene la superficie, cuando se representa como una subvariedad en el espacio tridimensional.
En física, la antimateria se describe de forma generalizada como un agujero, un lugar que, cuando se junta con materia ordinaria para rellenar el agujero, tanto el agujero como la materia se anulan mutuamente. Esto es análogo a tapar un bache con asfalto o llenar una burbuja debajo de la superficie del agua con una cantidad igual de agua para anularla. El ejemplo más directo es el agujero del electrón ; una descripción teórica bastante general la proporciona el mar de Dirac , que trata a los positrones (o antipartículas en general) como agujeros. Los agujeros proporcionan una de las dos formas principales de conducción en un semiconductor , es decir, el material del que están hechos los transistores ; sin agujeros, la corriente no podría fluir, y los transistores se encienden y apagan activando o desactivando la creación de agujeros.
Los cuerpos animales suelen contener orificios especializados que cumplen diversas funciones biológicas, como la ingesta de oxígeno o alimento, la excreción de desechos y la ingesta o expulsión de otros fluidos con fines reproductivos. En algunos animales simples, un solo orificio cumple todas estas funciones. [7] La formación de orificios es un evento significativo en el desarrollo de un animal:
Todos los animales comienzan su desarrollo con un orificio, el blastoporo . Si hay dos orificios, el segundo orificio se forma más tarde. El blastoporo puede surgir en la parte superior o inferior del embrión. [7]
La gramicidina A , un polipéptido con forma helicoidal, ha sido descrita como un agujero portátil. Cuando forma un dímero , puede incrustarse en las membranas de bicapa celular y formar un agujero a través del cual pueden pasar las moléculas de agua. [8]
En ingeniería , mecanizado y herramientas , un agujero puede ser un agujero ciego o un agujero pasante (también llamado agujero pasante o agujero de paso ). Un agujero ciego es un agujero que se escaria , perfora o fresa a una profundidad específica sin atravesar el otro lado de la pieza de trabajo. Un agujero pasante es un agujero que se hace para atravesar completamente el material de un objeto. En otras palabras, un agujero pasante es un agujero que atraviesa algo por completo. Los machos de roscar utilizados para agujeros pasantes generalmente son cónicos, ya que se roscarán más rápido y las virutas se liberarán cuando el macho de roscar salga del agujero.
La etimología del agujero ciego es que no es posible ver a través de él. También puede referirse a cualquier elemento que se lleve a una profundidad específica, refiriéndose más específicamente a un agujero roscado internamente (agujeros roscados). Sin tener en cuenta la punta de la broca, la profundidad del agujero ciego, convencionalmente, puede ser ligeramente mayor que la profundidad de la rosca.
Hay tres métodos aceptados para roscar agujeros ciegos:
Al menos dos fabricantes de herramientas estadounidenses han fabricado herramientas para fresar roscas en agujeros ciegos: Ingersoll Cutting Tools de Rockford, Illinois, y Tooling Systems de Houston, Texas, que introdujo en 1977 la Thread Mill, un dispositivo que fresaba roscas internas de gran tamaño en los agujeros ciegos de los preventores de reventones de los pozos petrolíferos . Hoy en día, muchas fresadoras CNC pueden ejecutar un ciclo de fresado de roscas de este tipo (vea un vídeo de un corte de este tipo en la sección "Enlaces externos").
Un uso de los orificios pasantes en la electrónica es la tecnología de orificios pasantes , un esquema de montaje que implica el uso de cables en los componentes que se insertan en orificios perforados en placas de circuitos impresos (PCB) y se sueldan a almohadillas en el lado opuesto, ya sea mediante ensamblaje manual (colocación manual) o mediante el uso de máquinas de montaje de inserción automatizadas. [9] [10]
Un agujero estenopeico es un orificio pequeño que se hace generalmente presionando un objeto fino y puntiagudo, como un alfiler, a través de un material de fácil penetración, como una tela o una capa muy fina de metal . A los orificios similares hechos por otros medios también se les suele llamar agujeros estenopeicos. Los agujeros estenopeicos pueden hacerse intencionalmente por diversas razones. Por ejemplo, en óptica, los agujeros estenopeicos se utilizan como aberturas para seleccionar ciertos rayos de luz. Esto se utiliza en las cámaras estenopeicas para formar una imagen sin el uso de una lente . [11] Los agujeros estenopeicos en los envases de productos agrícolas se han utilizado para controlar la atmósfera y la humedad relativa dentro del envase. [12]
En muchos campos, los poros son un efecto secundario perjudicial de los procesos de fabricación. Por ejemplo, en el montaje de microcircuitos , los poros en la capa aislante dieléctrica que recubre el circuito pueden provocar que este falle. Por lo tanto, "para evitar que los poros puedan sobresalir a través de todo el espesor de la capa dieléctrica, es una práctica común apantallar varias capas de dieléctrico con secado y cocción después de cada apantallamiento", evitando así que los poros se vuelvan continuos. [13]
Se ha observado que los agujeros ocupan una posición ontológica inusual en la filosofía, ya que la gente tiende a referirse a ellos como objetos tangibles y contables, cuando en realidad son la ausencia de algo en otro objeto. [14] [15]
En el estudio de la percepción visual, un agujero es un caso especial de figura-fondo , porque la región del fondo está completamente rodeada por la figura. Para que una región sea percibida visualmente como un agujero, son importantes tres factores: factores de profundidad que indican que la región encerrada se encuentra detrás; agrupación entre la región encerrada y el entorno; y factores figurativos (por ejemplo, simetría, convexidad o familiaridad) que conducen a la percepción de una figura en lugar de un agujero. [16] [17]
Existe un debate sobre si los agujeros son especiales y si se perciben como si tuvieran su propia forma. Puede que sean especiales en algunos casos, pero no en la propiedad de los contornos. [18]
Algunas personas sienten aversión a la visión de patrones irregulares o grupos de pequeños agujeros, una condición llamada tripofobia . [19] [20] Los investigadores plantean la hipótesis de que esto es el resultado de una repulsión biológica que asocia las formas tripofóbicas con el peligro o la enfermedad y, por lo tanto, puede tener una base evolutiva . [21] [19]
Un ejemplo del uso de agujeros en la cultura popular se puede encontrar en la letra de la canción de los Beatles , " A Day in the Life ", de su álbum de 1967 Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band :
Hoy leí las noticias y me dijeron: "
Cuatro mil agujeros en Blackburn, Lancashire.
Y aunque los agujeros eran bastante pequeños,
tuvieron que contarlos todos.
Ahora saben cuántos agujeros se necesitan para llenar el Albert Hall". [22]
La referencia a los 4.000 agujeros fue escrita por John Lennon , e inspirada por un resumen de noticias de Far & Near de la misma edición del 17 de enero del Daily Mail , que también había servido de inspiración para versos anteriores de la canción. Bajo el titular "Los agujeros en nuestras carreteras", el resumen decía: "Hay 4.000 agujeros en la carretera de Blackburn, Lancashire, o una veintiséisava parte de un agujero por persona, según una encuesta del ayuntamiento. Si Blackburn es un caso típico, hay dos millones de agujeros en las carreteras de Gran Bretaña y 300.000 en Londres". [23] Los agujeros también han sido descritos como parásitos ontológicos porque solo pueden existir como aspectos de otro objeto. [14] El concepto psicológico de un agujero como objeto físico se lleva a su extremo lógico en el concepto ficticio de un agujero portátil , ejemplificado en juegos de rol y caracterizado como un "agujero" que una persona puede llevar consigo, guardar cosas en él y entrar por sí misma cuando lo necesite. [24]
En el arte, a veces se hace referencia a los agujeros como espacio negativo , como en el caso del concepto japonés de Ma .
Los agujeros también pueden ser referenciados metafóricamente como existentes en cosas no tangibles. Por ejemplo, una persona que proporciona un relato de un evento que carece de detalles importantes puede decirse que tiene "agujeros en su historia", y una obra de ficción con elementos narrativos inexplicables puede decirse que tiene agujeros en la trama . [25] A menudo se dice que una persona que ha sufrido una pérdida tiene un "agujero en el corazón". El concepto de un "agujero con forma de Dios" aparece en el discurso religioso:
Se dice comúnmente que los seres humanos tenemos en el alma un “agujero con forma de Dios”. Si eres una persona religiosa, puedes explicar el agujero diciendo que Dios lo puso allí para que nos fuera más fácil recibirlo. Si eres naturalista o ateo, crees que el agujero con forma de Dios está en nuestra mente, no en nuestra alma. Entonces buscas razones por las que el concepto de Dios podría haber evolucionado en nuestra especie. [26]
El símbolo Unicode para HOLE, U+1F573, fue aprobado en 2014 como parte de la tabla de Símbolos y Pictogramas Varios en Unicode 7.0, [27] y fue parte de Emoji 1.0, publicado en 2015. [28] Como las representaciones pictóricas de emoji dependen de la plataforma, Emojipedia muestra imágenes del símbolo de agujero como se representa en varias plataformas. [29]
Escrito en colaboración con Anders Björner y Günter M. Ziegler, Sección 4.3.
