Ventosa

Dispositivo utilizado para adherirse a superficies no porosas.

Una ventosa transparente

La presión sobre una ventosa, ejercida por las colisiones de moléculas de gas, mantiene la ventosa en contacto con la superficie.

Elevador de ventosa de una taza.

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 . ^[1]

Las ventosas se encuentran en la naturaleza en los cuerpos de algunos animales, como pulpos y calamares , y se han reproducido artificialmente para numerosos fines. ^[2]

Teoría

La superficie de trabajo de la ventosa está hecha de material elástico y flexible y tiene una superficie curva. ^[3] Cuando el centro de la ventosa se presiona contra una superficie plana y 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 se expulsen más allá del borde de la ventosa circular. La cavidad que se desarrolla entre la ventosa y la superficie plana tiene poco o nada de aire o agua en ella porque la mayor parte del fluido ya ha sido expulsado del interior de la ventosa, lo que provoca una falta de presión. La diferencia de presión entre la atmósfera en el exterior de la ventosa y la cavidad de baja presión en el interior de la ventosa mantiene la ventosa adherida a la superficie.

Ventosa presionada sobre una ventana

Cuando el usuario deja de aplicar presión física sobre el exterior de la taza, la sustancia elástica de la que está hecha la taza tiende a recuperar su forma curva original. El tiempo durante el cual se puede mantener el efecto de succión depende principalmente de cuánto tiempo tarda el aire o el agua en filtrarse nuevamente hacia la cavidad entre la taza 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 taza. A menudo se utiliza una pequeña cantidad de aceite mineral o vegetal para ayudar a mantener el sellado.

Cálculos

La fuerza necesaria para separar una ventosa ideal tirando de ella directamente desde la superficie viene dada por la fórmula:

${\displaystyle F=AP}$

dónde:

F es la fuerza ,

A es el área de la superficie cubierta por la taza,

P es la presión fuera de la taza (normalmente la presión atmosférica )

Esto se deriva de la definición de presión, que es:

${\displaystyle P=F/A}$

Por ejemplo, una ventosa de radio 2,0 cm tiene un área de (0,020 m) ² = 0,0013 metros cuadrados. Utilizando la fórmula de fuerza ( F = AP ), el resultado es F = (0,0013 m ² )(100.000 Pa) = aproximadamente 130 newtons . ${\displaystyle \pi }$

La fórmula anterior se basa en varios supuestos:

1. El diámetro exterior de la copa no cambia cuando se tira de ella.
2. No se producen fugas de aire en el espacio entre la taza y la superficie.
3. La fuerza de tracción se aplica perpendicularmente a la superficie para que la taza no se deslice lateralmente ni se despegue.
4. La ventosa contiene un vacío perfecto ; en realidad, quedará una pequeña presión parcial en el interior y P es la presión diferencial.

Uso artificial

Los dispositivos de navegación por satélite a menudo se entregan con soportes con ventosa para montarlos en el parabrisas.

Cámara GoPro acoplada al coche con ventosa

Se cree que las ventosas artificiales se utilizaron por primera vez en el siglo III a. C. y estaban hechas de calabazas . Se utilizaban para succionar la "sangre mala" de los órganos internos hacia la superficie. Se cree que Hipócrates inventó este procedimiento. ^{[ cita requerida ]}

Las primeras patentes de ventosas modernas fueron otorgadas por la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos durante la década de 1860. TC Roche recibió la patente estadounidense n.° 52.748 en 1866 por una "barra de inmersión para revelador fotográfico"; la patente revela 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 estadounidense n.° 82.629, llamando a su invento "perilla atmosférica" ​​destinada a un uso general como manija y medio para abrir cajones. ^{[4] [5]}

Las ventosas tienen numerosas aplicaciones comerciales e industriales:

• Fijar un objeto a una superficie plana y no porosa, como la puerta de un frigorífico o un azulejo de una pared. También se utiliza para amarrar barcos. ^{[6] [7]}
• Para mover un objeto, como un panel de vidrio o una baldosa de piso elevada , colocando la ventosa en una parte plana y no porosa del objeto y luego deslizándolo o levantándolo.
• En algunos juguetes, como los dardos Nerf .
• Como desatascadores de inodoro . ^[8]
• Escalar casi o completamente verticalmente hacia arriba o hacia abajo una superficie plana y no porosa, como los costados de algunos edificios. Esto forma parte del proceso de construcción , que también se conoce como escalada urbana. ^[9]
• Mantener un objeto quieto mientras se trabaja en él, como sostener un trozo de vidrio mientras se realiza un pulido 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 escaló el Renaissance Center de Dallas, el Hotel Bonaventure de Los Ángeles, el World Trade Center de Nueva York, la Torre Parque Central de Caracas, la estación de televisión Nippon TV de Tokio y la Torre Millennium de San Francisco. ^{[10] [11] [12]}

Véase también

• Burbuja de aire
• Horror al vacío (física)
• Hemisferios de Magdeburgo
• Ventosa autosellante

Referencias

1. ""Ventosa" mw.com". Merriam Webster: An Encyclopædia Britannica Company . Consultado el 1 de junio de 2012 .
2. "Well-Armed Design: 8 Octopus-Inspired Technologies" (Diseño bien armado: 8 tecnologías inspiradas en el pulpo). livescience.com. 29 de septiembre de 2014. Consultado el 30 de julio de 2015 .
3. ""Ventosa" google.com". Google Patents . Consultado el 1 de junio de 2012 .
4. "Patente de los Estados Unidos 52.748".
5. "Patente de los Estados Unidos 82.629".
6. "Primer sistema de amarre interior basado en vacío instalado en las esclusas de la vía marítima del San Lorenzo". Professional Mariner. Septiembre de 2015. Consultado el 11 de marzo de 2017 .
7. Amarre con manos libres en YouTube
8. "Página de historia del Museo de la Ventosa". 24 de abril de 2006. Archivado desde el original el 24 de abril de 2006. Consultado el 27 de enero de 2012 .{{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
9. "Hombre trepa rascacielos con ventosas". BBC News . 2010-09-07 . Consultado el 2012-01-27 .
10. Spider-man, también conocido como SpiderDan Goodwin, escala la Torre Sears V2 - YouTube
11. Spider-man, también conocido como SpiderDan Goodwin, el hombre de los rascacielos, escala la Torre del Milenio en San Francisco - YouTube
12. "αποφραξεις τιμες (Grecia)". Ventouza . 25 de febrero de 2018.