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Löcher können aus verschiedenen Gründen entstehen, darunter natürliche Prozesse und absichtliche Handlungen von Menschen oder Tieren. Absichtlich entstandene Löcher im Boden, wie z. B. Löcher bei der Nahrungssuche, bei der Neubepflanzung von Bäumen oder Pfostenlöcher zur Befestigung eines Objekts, entstehen normalerweise durch Graben. Unbeabsichtigte Löcher in einem Objekt sind oft ein Zeichen für eine Beschädigung. Schlaglöcher und Senkgruben können menschliche Siedlungen beschädigen.

Löcher können in einer Vielzahl von Materialien und in den unterschiedlichsten Größenordnungen auftreten. Zu den kleinsten Löchern, die der Mensch wahrnehmen kann, gehören Nadellöcher und Perforationen, aber das kleinste Phänomen, das als Loch beschrieben wird, ist ein Elektronenloch, d. h. eine Stelle in einem Atom oder Atomgitter, an der ein Elektron fehlt. Das größte Phänomen, das als Loch beschrieben wird, ist ein supermassives schwarzes Loch, ein astronomisches Objekt, das Milliarden Mal massiver sein kann als die Sonne der Erde.

Das tiefste Loch auf der Erde ist das von Menschenhand geschaffene Kola Superdeep Borehole mit einer echten vertikalen Bohrtiefe von mehr als 12 Kilometern (7,5 Meilen), was nur ein Bruchteil der Entfernung von fast 6.400 Kilometern (4.000 Meilen) zum Mittelpunkt der Erde ist.

Mathematische und wissenschaftliche SinneBearbeiten

Löcher in der MathematikBearbeiten

In der Mathematik werden Löcher auf verschiedene Weise untersucht. Eine davon ist die Homologie, eine allgemeine Methode, bestimmte algebraische Objekte mit anderen mathematischen Objekten wie topologischen Räumen zu assoziieren. Homologiegruppen wurden ursprünglich in der algebraischen Topologie definiert, und die Homologie war ursprünglich eine strenge mathematische Methode zur Definition und Kategorisierung von Löchern in einem mathematischen Objekt, das als Mannigfaltigkeit bezeichnet wird. Die ursprüngliche Motivation für die Definition von Homologiegruppen war die Beobachtung, dass zwei Formen durch die Untersuchung ihrer Löcher unterschieden werden können. So ist beispielsweise ein Kreis keine Scheibe, weil der Kreis ein Loch hat, während die Scheibe fest ist, und die gewöhnliche Kugel ist kein Kreis, weil die Kugel ein zweidimensionales Loch einschließt, während der Kreis ein eindimensionales Loch einschließt. Da ein Loch jedoch „nicht da“ ist, ist es nicht unmittelbar einleuchtend, wie man ein Loch definiert oder wie man verschiedene Arten von Löchern unterscheidet.

In der geometrischen Topologie werden Löcher jedoch anders bestimmt. In diesem Bereich ist der Genus einer zusammenhängenden, orientierbaren Oberfläche eine ganze Zahl, die die maximale Anzahl von Schnitten entlang von sich nicht schneidenden geschlossenen einfachen Kurven angibt, ohne dass die resultierende Mannigfaltigkeit unzusammenhängend wird. Laienhaft ausgedrückt ist es die Anzahl der „Löcher“, die ein Objekt hat („Löcher“ im Sinne von Doughnut-Löchern; eine Hohlkugel würde in diesem Sinne als null Löcher betrachtet werden). Ein Doughnut oder Torus hat 1 solches Loch. Eine Kugel hat 0.

Löcher in der PhysikEdit

In der Physik wird Antimaterie durchgängig als Loch beschrieben, als ein Ort, der, wenn er mit gewöhnlicher Materie zusammengebracht wird, um das Loch zu füllen, dazu führt, dass sowohl das Loch als auch die Materie sich gegenseitig auslöschen. Dies ist vergleichbar mit dem Ausbessern eines Schlaglochs mit Asphalt oder dem Auffüllen einer Blase unter der Wasseroberfläche mit der gleichen Menge Wasser, um sie auszugleichen. Das direkteste Beispiel ist das Elektronenloch; eine recht allgemeine theoretische Beschreibung liefert das Dirac-Meer, in dem Positronen (oder Antiteilchen im Allgemeinen) als Löcher behandelt werden. Ohne Löcher könnte kein Strom fließen, und Transistoren schalten sich ein und aus, indem sie die Bildung von Löchern aktivieren oder deaktivieren.

Löcher in der BiologieBearbeiten

Tierkörper enthalten in der Regel spezialisierte Löcher, die verschiedenen biologischen Funktionen dienen, z. B. der Aufnahme von Sauerstoff oder Nahrung, der Ausscheidung von Abfallstoffen und der Aufnahme oder Ausstoß anderer Flüssigkeiten zu Fortpflanzungszwecken. Bei einigen einfachen Tieren gibt es jedoch ein einziges Loch, das alle diese Funktionen erfüllt. Die Bildung von Löchern ist ein wichtiges Ereignis in der Entwicklung eines Tieres:

Alle Tiere beginnen ihre Entwicklung mit einem Loch, der Blastopore. Sind zwei Löcher vorhanden, bildet sich das zweite Loch später. Die Blastopore kann an der Ober- oder Unterseite des Embryos entstehen.

Gramicidin A, ein Polypeptid mit spiralförmiger Gestalt, wurde als tragbares Loch beschrieben. Wenn es ein Dimer bildet, kann es sich in zelluläre Doppelschichtmembranen einbetten und ein Loch bilden, durch das Wassermoleküle eindringen können.

Technische SinneBearbeiten

Sacklöcher und DurchgangslöcherBearbeiten

Im Maschinenbau, bei der maschinellen Bearbeitung und im Werkzeugbau kann ein Loch ein Sackloch oder ein Durchgangsloch sein (auch Durchgangsloch oder Durchgangsbohrung genannt). Ein Sackloch ist ein Loch, das bis zu einer bestimmten Tiefe gerieben, gebohrt oder gefräst wird, ohne zur anderen Seite des Werkstücks durchzubrechen. Ein Durchgangsloch ist ein Loch, das vollständig durch das Material eines Objekts geht. Mit anderen Worten, ein Durchgangsloch ist ein Loch, das ganz durch etwas hindurchgeht. Gewindebohrer, die für Durchgangslöcher verwendet werden, sind in der Regel konisch, da sie schneller schneiden und die Späne freigesetzt werden, wenn der Gewindebohrer aus dem Loch austritt.

Die Etymologie des Sacklochs besagt, dass es nicht möglich ist, durch das Loch zu sehen. Es kann sich auch auf jedes Merkmal beziehen, das auf eine bestimmte Tiefe gebracht wird, genauer gesagt auf eine Innengewindebohrung (Gewindebohrung). Ohne Berücksichtigung des Bohrpunkts kann die Tiefe des Sacklochs konventionell etwas tiefer sein als die Gewindetiefe.

Es gibt drei anerkannte Methoden des Gewindeschneidens von Sacklöchern:

1. Konventionelles Gewindeschneiden, insbesondere mit Bodengewindebohrern
2. Einpunktgewindeschneiden, bei dem das Werkstück gedreht wird und ein spitzes Schneidwerkzeug mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Steigung des Innengewindes in das Werkstück eingeführt wird. Das Einpunktgewindeschneiden in einem Sackloch ist, wie auch das Bohren in einem Sackloch, von Natur aus schwieriger als in einem Durchgangsloch. Dies galt vor allem in der Zeit, als die manuelle Bearbeitung die einzige Methode der Kontrolle war. Heute macht CNC diese Aufgaben weniger anstrengend, aber immer noch anspruchsvoller als bei Durchgangsbohrungen.
3. Helikale Interpolation, bei der das Werkstück stationär bleibt und die Computer Numerical Control (CNC) einen Fräser in der richtigen schraubenförmigen Bahn für ein bestimmtes Gewinde bewegt, fräst das Gewinde.

Mindestens zwei US-Werkzeughersteller haben Werkzeuge für das Gewindefräsen in Sacklöchern hergestellt: Ingersoll Cutting Tools aus Rockford, Illinois, und Tooling Systems aus Houston, Texas, die 1977 den Thread Mill auf den Markt brachten, ein Gerät zum Fräsen großer Innengewinde in den Sacklöchern von Ausblasvorrichtungen für Ölbohrungen. Heute sind viele CNC-Fräsmaschinen in der Lage, einen solchen Gewindefräszyklus auszuführen (siehe Video eines solchen Fräsvorgangs im Abschnitt „Externe Links“).

Eine Verwendung von Durchgangslöchern in der Elektronik ist die Durchgangslochtechnik, ein Bestückungsschema, bei dem Leitungen an den Bauteilen verwendet werden, die in Bohrungen in Leiterplatten (PCB) eingeführt und an Pads auf der gegenüberliegenden Seite entweder durch manuelle Montage (manuelle Bestückung) oder durch den Einsatz von automatischen Bestückungsmaschinen gelötet werden.

PinholesEdit

Ein Pinhole ist ein kleines Loch, das normalerweise durch das Drücken eines dünnen, spitzen Objekts wie einer Nadel durch ein leicht zu durchdringendes Material wie ein Gewebe oder eine sehr dünne Metallschicht entsteht. Ähnliche Löcher, die mit anderen Mitteln hergestellt werden, werden oft auch als Nadellöcher bezeichnet. Nadellöcher können aus verschiedenen Gründen absichtlich erzeugt werden. In der Optik werden Nadellöcher zum Beispiel als Blenden verwendet, um bestimmte Lichtstrahlen zu selektieren. Dies wird in Lochkameras verwendet, um ein Bild ohne Objektiv zu erzeugen. Nadellöcher auf Lebensmittelverpackungen werden zur Kontrolle der Atmosphäre und der relativen Luftfeuchtigkeit innerhalb der Verpackung verwendet.

In vielen Bereichen sind Nadellöcher jedoch ein schädlicher und unerwünschter Nebeneffekt von Fertigungsprozessen. Bei der Montage von Mikroschaltungen beispielsweise können Nadellöcher in der dielektrischen Isolierschicht, mit der die Schaltung beschichtet ist, zum Ausfall der Schaltung führen. Zur Vermeidung von Nadellöchern, die durch die gesamte Dicke der dielektrischen Schicht hindurchgehen könnten, ist es daher üblich, mehrere Schichten des Dielektrikums abzuschirmen und nach jeder Abschirmung zu trocknen und zu brennen“, wodurch verhindert wird, dass die Nadellöcher durchgängig werden.