Применение принципа лап геккона
Статья к заданиюГеккон
Геккон
Геккон – небольшая ящерица, обитающая в субтропических и тропических областях.
У гекконов есть одна особенность – они умеют удерживаться практически на любой поверхности. Тело животного удерживает даже одна лапа. Поверхность может быть любой – дерево, скальная порода, даже полированное стекло.
С появлением электронного микроскопа лапу геккона удалось изучить во всех деталях. Как оказалось, она покрыта чрезвычайно тонкими щетинками, длина которых составляет до сотни микрометров. Концентрация щетинок на единицу площади поверхности лапы очень высока: более 14 000 волосков на 1 мм2. Каждая щетинка, в свою очередь, не является монолитным образованием, а делится на конце на 400–1000 ещё более мелких волокон. Толщина таких волокон составляет 0,2 мкм. На 1 см2 контакта с поверхностью приходится около 2 млрд волокон, каждое из которых к концу расширяется.
А – лапка геккона;
Б – «подушечка» пальца геккона под микроскопом;
В – одна из щетинок лапы геккона;
Г – она же, под большим увеличением;
Д – максимальное увеличение щетинки
Как оказалось, микроскопические волоски на лапах геккона сцепляются с опорной поверхностью посредством силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия.
Геккон без проблем открепляет лапу от поверхности, на которой она закреплена. Для этого используется специальный механизм. Дело в том, что прикрепившаяся к какому-либо материалу щетинка может без труда открепиться, если угол между волокном и поверхностью составит более 30°. При движении, изменяя угол соприкосновения лапы и поверхности, геккон без труда закрепляет и открепляет лапы. Затраты энергии на этот процесс минимальны.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Используя сведения из материала «Геккон», объясните возможное применение принципа работы лап геккона. Приведите два примера.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| 2. Устройство лап геккона подсказало решение идеального сцепления для ног робота. Конструкторы разместили резиноподобный материал с миниатюрными полимерными волосками на ногах робота, и робот смог с лёгкостью взбираться по поверхностям, напоминая механическую ящерицу. Приведите два примера того, как можно использовать принцип работы лап геккона.
| ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
Какие устройства должны надёжно удерживаться на вертикальных или гладких поверхностях?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Принцип можно использовать для создания искусственных микроволокон, сцепляющихся с поверхностью посредством межмолекулярного взаимодействия.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
Например, такие материалы можно применять в роботах для мытья окон и в многоразовых креплениях или липких лентах, не оставляющих следов.