Perforatiegaten tussen een paar postzegels van een rol postzegels.
Gaten kunnen door een aantal oorzaken ontstaan, waaronder natuurlijke processen en opzettelijke handelingen van mensen of dieren. Gaten in de grond die opzettelijk zijn gemaakt, zoals gaten die zijn gemaakt bij het zoeken naar voedsel, voor het verplanten van bomen, of paalgaten die zijn gemaakt om een voorwerp vast te zetten, worden meestal gemaakt door het proces van graven. Onopzettelijke gaten in een voorwerp zijn vaak een teken van schade. Potholes en sinkholes kunnen schade toebrengen aan menselijke nederzettingen.
Holes kunnen voorkomen in een grote verscheidenheid van materialen, en op een groot scala van schalen. Tot de kleinste voor de mens waarneembare gaten behoren speldenprikken en perforaties, maar het kleinste verschijnsel dat als gat wordt beschreven is een elektrongat, dat wil zeggen een plaats in een atoom of atoomrooster waar een elektron ontbreekt. Het grootste fenomeen dat als een gat wordt beschreven is een superzwaar zwart gat, een astronomisch object dat miljarden keren massiever kan zijn dan de zon van de aarde.
Het diepste gat op aarde is het door de mens gemaakte Kola Superdeep Borehole, met een echte verticale boordiepte van meer dan 7,5 mijl (12 kilometer), wat slechts een fractie is van de bijna 4.000 mijl (6.400 kilometer) afstand tot het middelpunt van de aarde.
Wiskundige en wetenschappelijke zintuigenEdit
Gaten in de wiskundeEdit
In de geometrische topologie worden de donut en het koffiekopje geacht in hetzelfde wiskundige “geslacht” te vallen omdat ze elk één gat hebben.
In de wiskunde worden gaten op een aantal manieren onderzocht. Een daarvan is de homologie, een algemene manier om bepaalde algebraïsche objecten te associëren met andere wiskundige objecten, zoals topologische ruimten. Homologiegroepen werden oorspronkelijk gedefinieerd in de algebraïsche topologie, en homologie was oorspronkelijk een strenge wiskundige methode voor het definiëren en categoriseren van gaten in een wiskundig object dat een manifold wordt genoemd. De oorspronkelijke motivatie voor het definiëren van homologiegroepen was de waarneming dat twee vormen van elkaar kunnen worden onderscheiden door naar hun gaten te kijken. Een cirkel is bijvoorbeeld geen schijf omdat de cirkel een gat heeft terwijl de schijf massief is, en de gewone bol is geen cirkel omdat de bol een tweedimensionaal gat insluit terwijl de cirkel een eendimensionaal gat insluit. Maar omdat een gat “er niet is”, ligt het niet onmiddellijk voor de hand hoe men een gat definieert of hoe men verschillende soorten gaten onderscheidt.
In de meetkundige topologie worden gaten echter anders bepaald. Op dit gebied is het geslacht van een aangesloten, oriënteerbaar oppervlak een geheel getal dat het maximale aantal afsnijdingen langs niet-doorsnijdende gesloten eenvoudige krommen weergeeft zonder dat de resulterende verzamelleiding ontkoppeld raakt. In lekentaal is het het aantal “gaten” dat een object heeft (“gaten” geïnterpreteerd in de zin van donutgaten; een holle bol zou in deze zin worden beschouwd als hebbende nul gaten). Een donut, of torus, heeft 1 zo’n gat. Een bol heeft er 0.
Gaten in de natuurkundeEdit
In de natuurkunde wordt antimaterie alom beschreven als een gat, een plaats die, wanneer samengebracht met gewone materie om het gat te vullen, resulteert in zowel het gat als de materie die elkaar opheffen. Dit is analoog aan het dichten van een gat met asfalt, of het vullen van een luchtbel onder het wateroppervlak met een gelijke hoeveelheid water om het op te heffen. Het meest directe voorbeeld is het elektronengat; een vrij algemene theoretische beschrijving wordt gegeven door de zee van Dirac, die positronen (of anti-deeltjes in het algemeen) behandelt als gaten. Gaten zorgen voor een van de twee primaire vormen van geleiding in een halfgeleider, dat wil zeggen het materiaal waarvan transistors worden gemaakt; zonder gaten zou er geen stroom kunnen lopen, en transistors worden in- en uitgeschakeld door de vorming van gaten in of uit te schakelen.
Gaten in de biologieEdit
Dierlijke lichamen hebben de neiging gespecialiseerde gaten te bevatten die verschillende biologische functies dienen, zoals de opname van zuurstof of voedsel, de uitscheiding van afvalstoffen, en de opname of uitscheiding van andere vloeistoffen voor voortplantingsdoeleinden. Bij sommige eenvoudige dieren is er echter één enkel gaatje dat al deze functies vervult. De vorming van gaten is een belangrijke gebeurtenis in de ontwikkeling van een dier:
Alle dieren beginnen in hun ontwikkeling met één gat, de blastopoor. Als er twee gaten zijn, ontstaat het tweede gat later. De blastopore kan aan de boven- of onderkant van het embryo ontstaan.
Gramicidine A, een polypeptide met een spiraalvorm, is beschreven als een draagbaar gat. Wanneer het een dimeer vormt, kan het zich inbedden in cellulaire bilaagmembranen en een gat vormen waar watermoleculen doorheen kunnen.
Engineering sensesEdit
Blinde gaten en doorgaande gatenEdit
Gattypen in engineering: blind (links), doorgaand (midden), onderbroken (rechts).
In de machinebouw, bij machinale bewerking en bij gereedschapbewerking kan een gat een blind gat of een doorgaand gat zijn (ook doorgaand gat of doorvoergat genoemd). Een blind gat is een gat dat wordt geruimd, geboord of gefreesd tot een bepaalde diepte zonder door te breken naar de andere kant van het werkstuk. Een doorgaand gat is een gat dat volledig door het materiaal van een voorwerp gaat. Met andere woorden, een doorgaand gat is een gat dat helemaal door iets heen gaat. Tappen die voor doorlopende gaten worden gebruikt, lopen meestal taps toe, omdat ze dan sneller tappen en de spanen vrijkomen wanneer de tap het gat verlaat.
De etymologie van het blinde gat is dat men er niet doorheen kan kijken. Het kan ook verwijzen naar elke voorziening die tot een bepaalde diepte wordt genomen, meer specifiek verwijzend naar inwendig schroefdraadgat (tapgaten). Zonder rekening te houden met de boorpunt, kan de diepte van het blinde gat, conventioneel, iets dieper zijn dan die van de schroefdraaddiepte.
Er zijn drie geaccepteerde methoden om blinde gaten van schroefdraad te voorzien:
- Conventioneel tappen, vooral met ondertappen
- Eenpuntsschroefdraad, waarbij het werkstuk wordt gedraaid, en een puntig snijgereedschap in het werkstuk wordt gebracht met dezelfde snelheid als de spoed van de inwendige schroefdraad. Eenpuntsdraad aanbrengen in een blind gat, zoals boren in een blind gat, is van nature een grotere uitdaging dan dit te doen in een doorgaand gat. Dit was vooral het geval in de tijd dat handmatige bewerking de enige controlemethode was. Vandaag de dag maakt CNC deze taken minder belastend, maar niettemin nog steeds uitdagender dan bij doorlopende gaten.
- Helische interpolatie, waarbij het werkstuk stil blijft staan en Computer Numerical Control (CNC) een frees in het juiste spiraalvormige pad voor een bepaalde schroefdraad beweegt, freest de schroefdraad.
Minimaal twee Amerikaanse gereedschapsfabrikanten hebben gereedschappen vervaardigd voor het frezen van schroefdraad in blinde gaten: Ingersoll Cutting Tools uit Rockford, Illinois, en Tooling Systems uit Houston, Texas, die in 1977 de Thread Mill op de markt brachten, een apparaat waarmee grote binnendraden in de blinde gaten van blow-out preventers voor oliebronnen konden worden gefreesd. Tegenwoordig kunnen veel CNC-freesmachines een dergelijke schroefdraadfreescyclus uitvoeren (zie een video van een dergelijke snede in de sectie “Externe links”).
Een toepassing van doorlopende gaten in de elektronica is met doorlopende-gatentechnologie, een montageschema waarbij gebruik wordt gemaakt van leads op de componenten die in gaten worden gestoken die in printplaten (PCB’s) zijn geboord en worden gesoldeerd aan pads aan de tegenoverliggende zijde, hetzij door handmatige assemblage (handplaatsing) of door het gebruik van geautomatiseerde insteekmontagemachines.
PinholesEdit
Een pinhole is een klein gaatje, meestal gemaakt door een dun, puntig voorwerp zoals een speld door een gemakkelijk doordringbaar materiaal te drukken, zoals een stof of een zeer dunne laag metaal. Gelijkaardige gaatjes die met andere middelen worden gemaakt, worden ook vaak pinholes genoemd. Speldenprikken kunnen om verschillende redenen opzettelijk worden gemaakt. In de optica worden speldenprikken bijvoorbeeld gebruikt als diafragma’s om bepaalde lichtstralen te selecteren. Dit wordt gebruikt in pinhole camera’s om een beeld te vormen zonder het gebruik van een lens. Pinholes op verpakkingen van produkten zijn gebruikt om de atmosfeer en de relatieve vochtigheid binnen de verpakking te controleren.
Op vele gebieden zijn pinholes echter een schadelijk en ongewenst neveneffect van fabricageprocessen. Bij de assemblage van microschakelingen bijvoorbeeld kunnen pinholes in de diëlektrische isolatielaag die de schakeling bedekt, ertoe leiden dat de schakeling defect raakt. Daarom, “om pinholes te vermijden die door de volledige dikte van de diëlektrische laag zouden kunnen uitsteken, is het een gebruikelijke praktijk om verscheidene lagen van diëlektricum te screenen met drogen en bakken na elke screening”, waardoor wordt voorkomen dat de pinholes continu worden.