怎么尿才不会溅到自个身上物理学家给你答案_尿液_方案_研讨生(小便怎么才不会溅)

一般人的最佳防溅视点约为 30 度。

来历 | 科研圈（id：keyanquan）

作者 jennifer ouellette

翻译 阿金

修改 菡萏

加拿大滑铁卢大学（university of waterloo）的科学家找到了防溅小便池的最佳方案方案：高挑纤细、规划曲线类似于鹦鹉螺壳的瓷质方案，被戏称为“鹦鹉螺池”（nauti-loo）。关于小便后裤子、鞋子沾上尿渍的男人来说，这无疑是个好消息，对那些不得不守时收拾一切飞溅污渍的不幸家伙们来说更是如此。它还有个额定利益：方案秀丽、引人凝视，让公共厕所的个性前进了一个层次。

猜猜哪一个是团队方案的最佳防溅小便池？答案：右数第二个。｜mia shi/滑铁卢大学

“方案思路源自你能想到的当地，”滑铁卢大学的 zhao pan 在承受《新科学家》（new scientist） 采访时标明，“我认为大有些男人上厕所时总会有点不留心，成果垂头一看，裤子上就斑班驳点了。没人喜爱随地小便，那何不造个尿液不会乱飞的小便池呢？”上星期，他的研讨生 kaveeshan thurairajah 在美国物理学学会（aps）于印第安纳波利斯（indianapolis）举办的流膂力学年会上陈述了团队的研讨成果。

科学家们不是初度企图处置这个日子疑问了。pan 早年是 tadd truscott 的研讨生，后者是美国犹他州立大学（utah state university）的一位机械工程师，创建了“飞溅实验室”（splash lab）。2013 年，彼时还在杨百翰大学（brigham young university）的飞溅实验室提出了一系列有用技巧，告诉男性如厕时如何避免尿液飞溅回他们的卡其裤上。“坐着小就是最佳方法，因为尿液落入水池的间隔最短。”我早年在 gizmodo 上的一篇文章中写过，“假定你选择传统的站立式，那么科学家主张站得离小便池越近越好，视点直接向下，引导尿液流向便池后部。”

一般人的最佳防溅视点约为 30 度。

飞溅实验室出品的“尿液动力学”视频 ｜splash lab

那些不晓得最佳防溅技能的人可以不晓得，truscott 的另一位研讨生 randy hurd 在 2015 年的 aps 流膂力学年会上陈述了另一类无飞溅小便池配件方案，它存在三种根柢类型：第一类运用吸水布坚持最小飞溅程度；第二类运用蜂窝状规划，用小支柱撑起具有许多小洞的层次，这样尿液穿过就不会飞溅出去；而第三类则以支柱阵列为特征。可是，吸水织物的吸收速度还不可快，很快就饱满了，而蜂窝层和支柱阵列规划无法避免尿液池的逐步构成。

hurd 和 truscott 的配件方案构思来自一种吸水性超强的苔藓——齿肋赤藓（syntrichia caninervis），这类苔藓生计于极端干旱的气候环境中，因而非常长于搜集并储存尽可以多的水。他们发现一种名为“梵塔黑”（vantablack，碳纳米管黑体，当前已知最黑的物质之一）的人工材料仿照了这种苔藓的吸水特性，因而仿制了梵塔黑的材料规划用作小便池配件，发现能成功避免尿液飞溅出来，可谓是“小便黑洞”。

梵塔黑｜surrey nanosystems, cc by-sa 3.0.

当然，女士们也没有被打扫在科学如厕竞赛之外。女人有时也面临尿液漏溅疑问，最显着的情况就是为了医学检测的需要而在小杯子中尿尿。2021 年，喷溅实验室打开了一系列实验，触及解剖规划正确的女人尿道模型（他们运用柔性聚合物材料来仿照阴唇）。成果启示研讨人员方案出“兰花杯”（已获专利）。这是一种可附加在尿液杯上的漏斗状用具，可以削减尿液溢出。这一研讨方案让女人得以站着尿尿，关于戎行中的女人以及在户外打开查询研讨的女专家来说无疑是个福音。

兰花杯的介绍｜https://www.theorchidllc.com/about-orchid

根据 pan 的方案，最佳防溅小便池的要害在于尿流碰击陶瓷表面的视点。只需视点满足小，尿液就不会飞溅回来——它会在表面滑润活动，不会飞出来。（对，尿液从飞溅到滑润活动之间存在一个临界阈值，因为相变无处不在，即便公共厕所中也有。）实际上，狗狗们抬起一条腿尿尿时现已算出了最佳视点，所以 pan 团队在核算机前进行仿照，得到了人类尿尿的最佳视点：30 度。

团队还打开了一系列实验，将染色的液体以不一样速度喷发到一系列由细密环氧树脂涂层泡沫规划出的仿照小便池中，后者既包括标准的商业用小便池，也有 1917 年马尔塞·杜尚（marcel duchamp）闻名（也备受争议）的艺术设备“喷泉”。一切这些小便池发生的不一样程度的飞溅都被科学家们用纸巾搜集起来。随后这些纸巾被称了重，与干纸巾的分量进行比照，然后量化出飞溅程度。湿纸巾越重，飞溅程度越大。

marcel duchamp – fountaine (1917) ｜cea. cc by 2.0.

下一步就是方案出为不一样身高的男性供给最佳尿流视点的小便池。团队摒弃了常见的长方浅盒子的形状，而选用了鹦鹉螺壳的曲面规划。他们用鹦鹉螺状的原型重复了尿流仿照实验，悉数搞定！团队没有调查到一滴飞溅出来的尿液。比较之下，其他小便池方案发生的飞溅量高达鹦鹉螺池的 50 倍！不过，有一种方案的实验作用优于鹦鹉螺池：开口呈三角形的圆形小便池，但 pan 的团队并没有选择该种方案，因为它无法匹配一切人的身高。

原文联接：https://arstechnica.com/science/2022/11/the-angle-at-which-dogs-pee-inspired-optimal-design-for-splash-free-urinal/

研讨信息

【标题】splash-free urinals inspired by nautilus shells and dogs

【会议】75th annual m

eeting of the division of fluid dynamics

【摘要】

the practice of marking territory with urine is repulsive to most people; ironically, about half of the world’s population (males) inadvertently marks bathroom floors, and themselves, through unintentional urinal splash back. this problem has persisted since the invention of the urinal over a century ago. we found that when a liquid jet or droplet train impacts a rigid surface below a certain critical impinging angle, almost no splatter is generated. thus, a surface designed to always intersect the urine stream equal to or smaller than the critical angle prevents splash back. inspired by nautilus shells and dog urination, we designed urinal surface geometries that effectively eliminate splatter by satisfying the splash-suppressing intersect criteria. our numerical and experimental validations show that our urinal designs are superior to the typical use of a popular urinal available on the market as well as scenarios where urine steams are highly unstable (e.g. urinals in ships and airplanes undergo perturbation). our new urinal designs will keep bathrooms cleaner and reduce the labor, water, and chemicals required for periodic cleaning to promote more sustainable bathroom maintenance.

【联接】

https://meetings.aps.org/meeting/dfd22/session/u12.8

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