Fori di perforazione tra una coppia di francobolli da una bobina di francobolli.
I buchi possono verificarsi per una serie di ragioni, compresi i processi naturali e le azioni intenzionali di uomini o animali. I buchi nel terreno che sono fatti intenzionalmente, come i buchi fatti durante la ricerca di cibo, per ripiantare gli alberi, o i buchi per fissare un oggetto, sono di solito fatti attraverso il processo di scavo. I buchi non intenzionali in un oggetto sono spesso un segno di danno. Le buche e le doline possono danneggiare gli insediamenti umani.
Le buche possono verificarsi in una grande varietà di materiali e in una vasta gamma di scale. I buchi più piccoli osservabili dall’uomo includono fori di spillo e perforazioni, ma il fenomeno più piccolo descritto come un buco è un buco elettronico, che è una posizione in un atomo o reticolo atomico dove manca un elettrone. Il fenomeno più grande descritto come un buco è un buco nero supermassiccio, un oggetto astronomico che può essere miliardi di volte più massiccio del sole della Terra.
Il buco più profondo sulla Terra è il Kola Superdeep Borehole, creato dall’uomo, con una profondità verticale reale di più di 7,5 miglia (12 chilometri), che è solo una frazione della distanza di quasi 4.000 miglia (6.400 chilometri) dal centro della Terra.
Sensi matematici e scientificiModifica
Buchi in matematicaModifica
In topologia geometrica, la ciambella e la tazza di caffè sono considerate rientrare nello stesso “genere” matematico perché ognuna ha un buco.
In matematica, i buchi sono esaminati in diversi modi. Uno di questi è l’omologia, che è un modo generale di associare certi oggetti algebrici ad altri oggetti matematici come gli spazi topologici. I gruppi omologici sono stati originariamente definiti in topologia algebrica, e l’omologia era originariamente un metodo matematico rigoroso per definire e categorizzare i buchi in un oggetto matematico chiamato manifold. La motivazione iniziale per definire i gruppi di omologia era l’osservazione che due forme possono essere distinte esaminando i loro buchi. Per esempio, un cerchio non è un disco perché il cerchio ha un buco che lo attraversa mentre il disco è solido, e la sfera ordinaria non è un cerchio perché la sfera racchiude un buco bidimensionale mentre il cerchio racchiude un buco unidimensionale. Tuttavia, poiché un buco “non c’è”, non è immediatamente ovvio come definire un buco o come distinguere diversi tipi di buco.
Nella topologia geometrica, tuttavia, i buchi sono determinati in modo diverso. In questo campo, il genere di una superficie orientabile e connessa è un numero intero che rappresenta il massimo numero di tagli lungo curve semplici chiuse non intersecanti senza rendere il collettore risultante disconnesso. In termini profani, è il numero di “buchi” che un oggetto ha (“buchi” interpretati nel senso di buchi di ciambella; una sfera vuota sarebbe considerata come avente zero buchi in questo senso). Una ciambella, o toro, ha 1 buco di questo tipo. Una sfera ne ha 0.
Buchi in fisicaModifica
In fisica, l’antimateria è pervasivamente descritta come un buco, una posizione che, quando viene unita alla materia ordinaria per riempire il buco, risulta che sia il buco che la materia si annullano a vicenda. Questo è analogo alla riparazione di una buca con l’asfalto, o al riempimento di una bolla sotto la superficie dell’acqua con una quantità uguale di acqua per annullarla. L’esempio più diretto è il buco dell’elettrone; una descrizione teorica abbastanza generale è fornita dal mare di Dirac, che tratta i positroni (o le antiparticelle in generale) come buchi. I buchi forniscono una delle due forme primarie di conduzione in un semiconduttore, cioè il materiale di cui sono fatti i transistor; senza buchi, la corrente non potrebbe scorrere, e i transistor si accendono e si spengono abilitando o disabilitando la creazione di buchi.
I buchi in biologiaModifica
I corpi animali tendono a contenere buchi specializzati che servono a varie funzioni biologiche, come l’assunzione di ossigeno o cibo, l’escrezione di rifiuti, e l’assunzione o espulsione di altri fluidi a scopo riproduttivo. In alcuni animali semplici, tuttavia, c’è un unico foro che serve tutti questi scopi. La formazione dei fori è un evento significativo nello sviluppo di un animale:
Tutti gli animali iniziano lo sviluppo con un foro, il blastoporo. Se ci sono due fori, il secondo si forma più tardi. Il blastoporo può sorgere nella parte superiore o inferiore dell’embrione.
Gramicidina A, un polipeptide di forma elicoidale, è stato descritto come un foro portatile. Quando forma un dimero, può incastrarsi nelle membrane cellulari bilayer e formare un foro attraverso il quale possono passare le molecole d’acqua.
Ingegneria dei sensiModifica
Fori ciechi e fori passantiModifica
Tipi di foro in ingegneria: cieco (sinistra), passante (centro), interrotto (destra).
In ingegneria, nella lavorazione e negli utensili, un foro può essere un foro cieco o un foro passante (chiamato anche foro passante o foro di passaggio). Un foro cieco è un foro che viene alesato, forato o fresato ad una profondità specifica senza sfondare l’altro lato del pezzo. Un foro passante è un foro fatto per passare completamente attraverso il materiale di un oggetto. In altre parole, un foro passante è un foro che attraversa completamente qualcosa. I maschi utilizzati per i fori passanti sono generalmente rastremati, in quanto si spillano più velocemente e i trucioli vengono rilasciati quando il maschio esce dal foro.
L’etimologia del foro cieco è che non è possibile vedere attraverso di esso. Può anche riferirsi a qualsiasi caratteristica che viene portata ad una profondità specifica, più specificamente riferendosi al foro filettato internamente (fori filettati). Non considerando il punto di foratura, la profondità del foro cieco, convenzionalmente, può essere leggermente più profonda di quella della profondità filettata.
Ci sono tre metodi accettati per filettare i fori ciechi:
- filettatura convenzionale, specialmente con maschi da fondo
- Filettatura a punto singolo, dove il pezzo viene ruotato, e un utensile da taglio appuntito viene introdotto nel pezzo alla stessa velocità del passo del filetto interno. La filettatura a punto singolo all’interno di un foro cieco, come la foratura all’interno di un foro, è intrinsecamente più impegnativa che farlo in un foro passante. Questo era particolarmente vero nell’era in cui la lavorazione manuale era l’unico metodo di controllo. Oggi, il CNC rende questi compiti meno stressanti, ma comunque più impegnativi che con i fori passanti.
- Interpolazione elicoidale, dove il pezzo rimane fermo e il Controllo Numerico Computerizzato (CNC) muove una fresa nel corretto percorso elicoidale per un dato filetto, fresando il filetto.
Almeno due produttori di utensili statunitensi hanno prodotto utensili per la fresatura di filetti in fori ciechi: Ingersoll Cutting Tools di Rockford, Illinois, e Tooling Systems di Houston, Texas, che ha introdotto il Thread Mill nel 1977, un dispositivo che ha fresato grandi filettature interne nei fori ciechi dei blowout preventer dei pozzi petroliferi. Oggi molte fresatrici CNC possono eseguire un tale ciclo di fresatura della filettatura (vedi un video di un tale taglio nella sezione “Collegamenti esterni”).
Un uso dei fori passanti nell’elettronica è con la tecnologia through-hole, uno schema di montaggio che coinvolge l’uso di cavi sui componenti che sono inseriti nei fori praticati nei circuiti stampati (PCB) e saldati alle piazzole sul lato opposto o con l’assemblaggio manuale (posizionamento a mano) o con l’uso di macchine automatiche di montaggio a inserimento.
Buchi di spilloModifica
Un buco di spillo è un piccolo foro, solitamente fatto premendo un oggetto sottile e appuntito come uno spillo attraverso un materiale facilmente penetrabile come un tessuto o uno strato molto sottile di metallo. Fori simili fatti con altri mezzi sono anche spesso chiamati fori di spillo. I fori di spillo possono essere fatti intenzionalmente per varie ragioni. Per esempio, in ottica i fori stenopeici sono usati come aperture per selezionare certi raggi di luce. Questo è usato nelle macchine fotografiche a foro stenopeico per formare un’immagine senza l’uso di una lente. I fori stenopeici sulle confezioni dei prodotti sono stati usati per controllare l’atmosfera e l’umidità relativa all’interno della confezione.
In molti campi, tuttavia, i fori stenopeici sono un effetto collaterale dannoso e indesiderato dei processi di produzione. Per esempio, nell’assemblaggio di microcircuiti, i fori di spillo nello strato isolante dielettrico che riveste il circuito possono causare il fallimento del circuito. Pertanto, “per evitare fori di spillo che potrebbero sporgere attraverso l’intero spessore dello strato dielettrico, è una pratica comune per schermare diversi strati di dielettrico con l’essiccazione e la cottura dopo ogni schermatura”, evitando così che i fori di spillo diventino continui.