吸盤
吸盤,一般是指動物的吸附器官,呈圓形漏斗狀,可吸附在固體表面,亦可以有攝食、運動的功能。頭足綱動物、蛭綱動物、蒼蠅、海星和壁虎等動物的體表上均有。吸盤由環狀肌肉構成,當動物腿部的肌肉收縮時,吸盤受到壓力,自然縮小;當碰到牆壁時,再放鬆肌肉,由於吸盤內部沒有空氣,於是在大氣壓的作用下,腿部就緊緊地扣在牆壁上。[1]
人工吸盤是利用大氣壓力的空氣或水的附着於無孔表面,從而形成局部真空。[2]
計算
通過直接從表面拉出理想吸盤所需的力由公式給出:
代號說明:
- F :是正向力。
- A :是吸盤覆蓋的表面區域。
- P :是吸盤的壓力(通常是大氣壓力)。
這源於壓力的定義,即:
例如,半徑為2.0釐米的吸盤的面積為(0.020 m)2 = 0.0013平方米。使用力公式 (F = AP), 結果是F = (0.0013 m2)(100,000 Pa) = 約 130 牛頓(N)。
上述公式依賴於以下幾個假設:
- 拉動吸盤時吸盤的外徑不會改變。
- 沒有空氣洩漏到吸盤和表面之間的間隙中。
- 垂直於表面施加拉力,使得吸盤不會側向滑動或剝離。
真空吸盤
人類模仿動物吸盤的特點,發明了真空吸盤。吸盤材料採用橡膠,可在高溫下進行操作,被裝在各種真空吸持設備上。在日常生活中,真空吸盤可以滿足人們隨時掛生活物件的需要,有的背包和毛巾衣物的掛鈎上黏有小型吸盤,找不到地方懸掛物品時即可將其直接掛在牆上。
磁力吸盤
也叫「永磁吸盤」,由優質磁鐵釹鐵硼加工而成,通過扳動吸盤手柄轉動,改變吸盤的磁場強度,來實現對物品的吸附或釋放。
註釋
- ^ Well-Armed Design: 8 Octopus-Inspired Technologies. lives30, 2021126. [2018-07-27]. (原始內容存檔於2020-11-12).
- ^ "Suction Cup" m-w.com. Merriam Webster: An Encyclopædia Britannica Company. [2012-06-01]. (原始內容存檔於2019-12-06).