Ventosa (objecte)
Una ventosa �s un objecte que utilitza la pressi� negativa de fluids com l'aire o l'aigua per adherir-se a superf�cies no poroses. Les ventoses s'inspiren en les ventoses presents en alguns animals com polps i calamars i tenen una s�rie d'aplicacions comercials i industrials. En els entorns d'oficina i de la llar, s'utilitzen comunament per posar objectes en superf�cies no poroses verticals com, per exemple, portes de frigor�fic o parets de rajoles. Tamb� es fan servir ventoses de mida m�s gran per subjectar i moure panells de vidre aix� com per al muntatge dels parabrises d'autom�bils, aixecament de rajoles, etc. Les ventoses especialitzades tamb� han estat utilitzades per escaladors urbans per escalar edificis amb superf�cies llises[1] exteriors.
Principi de funcionament
[modifica]La cara adherent de la ventosa t� una superf�cie corba. Quan el centre de la ventosa es pressiona contra una superf�cie plana i no porosa, el volum de l'espai entre la ventosa i la superf�cie plana es redueix, provocant que el fluid entre aquesta i la superf�cie sigui expulsat m�s enll� dels l�mits de la copa circular. Quan l'usuari deixa d'exercir pressi� en el centre de la part exterior de la ventosa, el material el�stic amb la que est� feta la ventosa fa que aquesta tendeixi a recuperar la seva forma corba original. Com que bona part dels fluids han estat for�ats a sortir de l'interior de la ventosa, la cavitat que queda entre aquesta i la superf�cie plana cont� poc o gens de fluid, i per tant la pressi� que exerceix sobre la ventosa �s menyspreable. La difer�ncia de pressi� entre l'atmosfera a l'exterior de la ventosa, i la cavitat de baixa pressi� a l'interior de l'estructura �s el que mant� la ventosa adherida a la superf�cie.
La durada de l'efecte de succi� dep�n principalment del temps necessari perqu� el fluid es filtri de nou a la cavitat entre la ventosa i la superf�cie, igualant la pressi� amb l'atmosfera circumdant. Aix� dep�n de la porositat i rugositat de la superf�cie i de la vora de la ventosa.
Es creu que les ventoses artificials van utilitzar-se per primer cop el segle iii aC, i estaven fetes de carabasses i s'utilitzaven per succionar la "mala sang" dels �rgans interns a la superf�cie. La invenci� d'aquest procediment s'atribueix a Hip�crates.
C�lculs
[modifica]
Per calcular la for�a d'una ventosa, s'utilitza la f�rmula:
- F = A · P
on F és la força d'adherència de la ventosa, A la seva àrea i P la diferència de pressió entre l'interior i l'exterior de la ventosa.
Això es deriva de la definició de pressió, que és:
- P = F / A
Per exemple, una ventosa amb un radi de 2 cm té una superfície de π · (0,02 m) ² = 0,0013 metres quadrats. Utilitzant la fórmula de la força (F = A · P), el resultat és F = (0,0013 m²) · (100.000 Pa) = 130 N (newtons), uns 13 kilograms de força, suposant que la pressió dins de la ventosa és insignificant si es compara amb la pressió atmosfèrica (al voltant de 101.000 Pa).
Usos
[modifica]Les ventoses s'utilitzen en dards i també es poden trobar en els pistons.