Care este cel mai bun design pentru un pisoar fără stropire? Fizica are răspunsul acum

Oamenii de știință de la Universitatea din Waterloo au identificat designul optim pentru un pisoar fără stropi: un corp lung și subțire de porțelan, cu curbe care amintesc de o coajă de nautilus, numit „Nauti-loo”. Aceasta este o veste bună pentru bărbații care s-au săturat să se scurgă urina pe pantaloni și pantofi – și pentru sufletele sărace care trebuie să curețe fiecare pată în mod regulat. Bonus: este un design foarte plăcut din punct de vedere estetic, care oferă coloanei vertebrale a unei băi publice o notă de clasă.

„Ideea a apărut exact de unde crezi că a apărut”, Zhao Pan din Waterloo Spune-i lui New Scientist. „Cred că cei mai mulți dintre noi am fost puțin neatenți în postările noastre și ne-am uitat în jos și am descoperit că purtăm pantaloni cu pată. Nimănui nu-i place să facă pipi peste tot, așa că de ce să nu facem un pisoar unde stropirea este foarte puțin probabilă?” Studentul său absolvent Kavishan Thriyaraja , Prezentați rezultatele Din această cercetare în timpul Societății Americane de Fizică (APS) săptămâna trecută Întâlnire despre dinamica fluidelor în Indianapolis.

Nu este prima dată când oamenii de știință încearcă să abordeze această problemă. Pan este un fost student absolvent al lui Tad Truscott, un inginer mecanic care a fondat așa-numitul „Splash Lab„La Universitatea de Stat din Utah. În 2013, Splash Lab (atunci la Universitatea Brigham Young) a oferit câteva sfaturi utile despre cum ar trebui să evite bărbații să se pulverizeze cu urină pe pantalonii kaki în timp ce își fac nevoile la toalete”. Cel mai bine este să stai pe toaletă, deoarece urina are o distanță mai mică pe care să o acopere în timpul călătoriei către bol.” Scris anterior la Gizmodo. „Dacă alegeți tehnica clasică în picioare, oamenii de știință recomandă să stați cât mai aproape posibil de pisoar și să încercați să direcționați fluxul într-un unghi în jos, spre partea din spate a pisoarului.”

Pentru cei cărora le lipsește o metodă optimă anti-stropire, oferă un alt student absolvent al Truscott, Randy Heard Design perfect Pentru introducerea pisoarului fără stropire 2015 Întâlnirea APS de dinamică a fluidelor. Există trei tipuri de bază de intrări. Se folosește o cârpă absorbantă pentru a menține stropirea la minimum; altul folosește o structură de tip fagure — un strat înălțat (prins de stâlpi mici) cu perforații — astfel încât picăturile de urină să treacă, dar să nu iasă spray; Al treilea tip conține un grup de coloane. Cu toate acestea, țesăturile absorbante nu pot absorbi lichidul suficient de repede și se saturează rapid, în timp ce structurile formate din stupi și coloane de matrice nu împiedică formarea treptată a bazinelor de urină.

Designul interior al lui Hurd și Truscott a fost inspirat de un tip de alge super-absorbante (Syntrichia caninervis) prosperă în climatele foarte uscate și, prin urmare, este foarte bun la colectarea și stocarea cât mai multă apă posibil. Și au descoperit că materialul făcut de om se numește „Fanta Black„Imitând proprietățile absorbante ale algelor. Ei au copiat structura acelui material pentru a fi introdus în pisoar și au descoperit că a oprit cu succes scăparea picăturilor de urină – acționând efectiv ca o „gaură neagră de urină”.

Nici doamnele nu au fost excluse din acest concurs de pis științific. Femeile se confruntă, de asemenea, cu vărsări de urină, mai ales atunci când trebuie să urineze într-o cană pentru teste medicale. În 2018, Splash Lab a efectuat o serie de experimente care implică un model al uretrei feminine corecte din punct de vedere anatomic. (Au folosit un polimer moale pentru a modela labiile) Inspirat de rezultate Designul (patentat) al „Orhideei”, A Atașament în formă de pâlnie Pentru cupe de urină care reduc scurgerea. Cercetarea ar putea duce la dispozitive care să permită femeilor să urineze în picioare, ceea ce ar fi un avantaj pentru femeile din armată sau pentru cadrele universitare care lucrează în acest domeniu.

Potrivit lui Pan, cheia pentru proiectarea optimă a unui pisoar fără stropi este unghiul la care fluxul de urină lovește suprafața porțelanului; Obțineți un unghi suficient de mic și nu va exista nicio stropire. În schimb, veți obține un flux neted pe suprafață, ceea ce împiedică picăturile să zboare. (Și da, există un prag critic la care fluxul de urină trece de la stropire la spălare fără probleme, deoarece tranzițiile de fază sunt peste tot, chiar și în toaletele noastre publice.) Și se pare că câinii au determinat deja unghiul optim pe măsură ce se ridică. picioarele lor să urineze, iar când se opresc et al. Au proiectat acest lucru pe un computer și au stabilit unghiul optim pentru o ființă umană la 30 de grade.

Pan și echipa sa au efectuat, de asemenea, o serie de experimente cu lichide vopsite pulverizate cu jeturi de viteze diferite într-o serie de modele de pisoare sintetice (vezi imaginea de sus) realizate din spumă densă acoperită cu epoxi – inclusiv o formă comercială standard și un pisoar similar cu una folosită de Marcel Duchamp în faimoasa (și controversată) instalație de artă din 1917”La Fontaine. Toate au produs grade diferite de stropire, pe care oamenii de știință le-au șters cu prosoape de hârtie. Au cântărit prosoapele umede și au comparat-o cu cantitatea de pulverizare atunci când prosoapele de hârtie s-au uscat pentru a estima cantitatea de pulverizare. Cu cât prosoapele umede sunt mai grele, cu atât mai mare. splashback-ul.

Următorul pas a fost descoperirea unui design care să ofere unghiul optim de curgere a urinei pentru bărbați pe o gamă largă de înălțimi. În loc de cutia obișnuită de mică adâncime sub formă de dreptunghi, au aterizat pe structura curbată a cochiliei de nautilus. Au repetat experimentele simulate cu fluxul de urină cu prototipurile, et voila! Nu au observat nici o picătură stropită. În comparație, alte modele de pisoar au produs de până la 50 de ori mai multă apă decât un aspersor. A existat un design circular cu o deschidere în formă de triunghi care a funcționat mai bine decât Nauti-loo în încercări, dar Pan et al. Reduceți-l pentru că nu va funcționa pe o gamă largă de altitudini.