吸盤

吸盤はサッカーとも呼ばれ、空気や水の負の流体圧を利用して非多孔質の表面に吸着し、部分的な真空を作り出す装置または物体です。^[1]

吸盤は自​​然界ではタコやイカなどの動物の体に存在し、人工的にも様々な目的で再現されてきました。^[2]

吸盤の作用面は、弾力性のある柔軟な材料で作られており、曲面になっています。^[3]吸盤の中心が平らで多孔質でない表面に押し付けられると、吸盤と平らな表面との間の空間の容積が減少し、カップと表面の間の空気または水が円形カップの縁を越えて排出されます。カップと平らな表面の間にできる空洞には、ほとんどの流体がすでにカップの内部から押し出されているため、空気や水はほとんどまたはまったく含まれておらず、圧力が不足しています。カップの外側の大気圧とカップの内側の低圧空洞との間の圧力差により、カップは表面に密着したままになります。

ユーザーがカップの外側に物理的な圧力をかけるのをやめると、カップの素材である弾性物質は元の湾曲した形状に戻る傾向があります。吸引効果を維持できる時間は、主に、カップと表面の間の空洞に空気または水が漏れて周囲の大気と圧力が均等になるまでの時間によって決まります。これは、表面の多孔性および平坦性、およびカップの縁の特性によって異なります。密閉性を維持するために、 少量の鉱油または植物油が使用されることがよくあります。

理想的な吸盤を表面から直接引き離すために必要な力は、次の式で表されます。

${\displaystyle F=AP}$

どこ：

Fは力であり、

Aはカップの表面積であり、

Pはカップの外側の圧力（通常は大気圧）

これは圧力の定義から導き出されます。

${\displaystyle P=F/A}$

たとえば、半径 2.0 cm の吸盤の面積は(0.020 m) ² = 0.0013 平方メートルです。力の式 ( F = AP ) を使用すると、結果は F = (0.0013 m ² )(100,000 Pa) = 約 130ニュートンとなります。 ${\displaystyle \pi}$

上記の式はいくつかの仮定に基づいています。

1. カップを引っ張ってもカップの外径は変化しません。
2. カップと表面の隙間に空気が漏れません。
3. カップが横に滑ったり剥がれたりしないように、引っ張る力は表面に対して垂直に適用されます。
4. 吸盤の内部は完全な真空状態ですが、実際には内部にわずかな部分圧力が残り、 Pは差圧です。

人工の吸盤は紀元前3 世紀に初めて使用されたと考えられており、ひょうたんから作られていました。これは、内臓から表面に「悪い血」を吸い出すために使用されました。この手順を発明したのはヒポクラテスだと考えられています。 ^[要出典]

最初の現代的な吸盤の特許は、1860年代に米国特許商標庁によって発行されました。TCロッシュは1866年に「写真現像液浸漬棒」で米国特許第52,748号を取得しました。この特許は、現像処理中に写真プレートを取り扱うための原始的な吸盤手段を開示しています。1868年にオーウェル・ニーダムは、より洗練された吸盤設計の特許を米国特許第82,629号で取得し、この発明を「大気圧ノブ」と呼び、ハンドルや引き出しを開ける手段として一般的に使用することを目的としました。^{[4] [5]}

吸盤には、商業および産業のさまざまな用途があります。

• 冷蔵庫のドアや壁のタイルなど、平らで多孔質でない表面に物体を取り付けること。これは船の係留にも使用されます。^{[6] [7]}
• 吸盤を物体の平らで多孔質でない部分に取り付け、物体をスライドさせたり持ち上げたりして、ガラス板や上げ底の床タイルなどの物体を移動すること。
• ナーフダーツなどの一部のおもちゃの場合。
• トイレのプランジャーとして。^[8]
• 建物の側面など、平らで多孔質でない表面をほぼまたは完全に垂直に上または下へ登ること。これはビルダーリングの一部であり、アーバンクライミングとしても知られています。^[9]
• エッジ研磨中にガラス片を保持するなど、作業中にオブジェクトを静止状態に保持します。

1981年5月25日、ダン・グッドウィン（別名スパイダーダン）は、吸盤を使ってかつて世界一高かったシアーズタワーに登頂した。その後も、ダラスのルネッサンスセンター、ロサンゼルスのボナベンチャーホテル、ニューヨークの世界貿易センター、カラカスのパルケセントラルタワー、東京の日本テレビ局、サンフランシスコのミレニアムタワーに登頂した。 ^{[10] [11] [12]}

ウィキメディア・コモンズには、吸盤に関連するメディアがあります。

• エアロック
• ホラー真空（物理学）
• マクデブルク半球
• セルフシール吸盤