Fysikere laver et plask med et urinal, der ikke gør

Nogle ting i livet kræver ikke nogen genopfindelse (hjulet springer i øjnene!), men ifølge et hold fysikere fra Canadas University of Waterloo gør ordsproget "hvis det ikke er i stykker, så lad være med at reparere det," Det gælder ikke for mænds badeværelsesfaciliteter.

1. Et nyt stænkfrit urinaldesign
2. Urinaldesignets fysik
3. Spiral Nautilus inspirerer "Nauti-loo"

Et nyt stænkfrit urinaldesign

Ved American Physical Society's Division of Fluid Dynamics-møde i Indianapolis i efteråret 2022 lavede holdet et sprøjt med et design til et urinal, som vel ikke gør. Det stænkfrie urinals form er inspireret af geometrien af ​​en nautilus-skal og forhindrer dråber i at forlade skålen.

Holdet identificerede behovet for et bedre urinal på præcis den måde, du ville forvente. "Vi er fysikere. Vi bruger urinaler. Vi fik alle nogle gange splashback på vores solbrune bukser og [på vores] bare fødder om sommeren og var flov," siger Dr. Zhao Pan, assisterende professor i mekanik og mekatronik ved University of Waterloo, via e-mail. Han er leder af laboratoriet, der skabte ideen til det nye urinal, kaldet "Nauti-loo".

Dråber bliver ikke i et typisk urinal, forklarede forskningsassistent Kaveeshan Akan Thurairajah, fordi "nuværende design ikke er optimeret til at forhindre sprøjt, og har ofte dette som en eftertanke. Du kan studere naturvidenskab, teknik og matematik og gå på toilettet efter timen og få dråber på dine bukser, hvis vi kan få en mand på månen, en rover på Mars og splitte atomet, så kan vi helt sikkert tisse uden at sprøjte."

Urinaldesignets fysik

Selvom det kan virke simpelt, er der faktisk en del fysik involveret i urinaldesign. Porcelænets hældning og vinkel, plus højden af ​​den person, der bruger det, og strømmens kraft bestemmer, om der sprøjtes. Da University of Waterloo-teamet brugte farvet vand og en falsk urinleder til at simulere brugen af ​​et standard urinal, så de betydelige sprøjt. Disse dråber ville være endt over folks ben og fødder og badeværelsesgulvet.

"De fleste af os er klar over, at dråber spredes, men er nok ikke klar over, hvor slemt det er," siger Thurairajah. "Dette skyldes delvist, at klæbrige gulve er resultatet af flere ture, og også skævhederne i vores hoved; det er klart, at rodet er andres og ikke mig selv."

I virkeligheden er det gennemsnitlige badeværelse helt dækket af dråber, medmindre det er blevet grundigt rengjort for nylig.

For at løse problemet fokuserede forskerne på én sprøjtfaktor, siger Thurairajah, kaldet "indfaldsvinkel". Altså den vinkel, som åen og porcelænet mødes i. De fandt ud af, at der under 30 grader ikke var noget sprøjt. "Derfor kaldte vi det her en kritisk vinkel," siger han. "Vi ønskede en kurve, som altid skærer banen i denne vinkel. Dette er den samme kurve som en nautilusskal."

Spiral Nautilus inspirerer "Nauti-loo"

Nautilus er en slags bløddyr - en slægtning til blæksprutten og blæksprutten - der bevæger sig ved at uddrive vand fra sin skal. Skallens spiralform anses for matematisk "perfekt"; det er en visuel repræsentation af Fibonacci-sekvensen, som blev introduceret i middelalderen som en del af grundlaget for naturlig geometri.

Nautilus-skallen har været et emblem for matematik og naturvidenskab siden de gamle grækeres dage, som betragtede dens symmetriske skal som et symbol på perfektion. Det er det navn, Jules Verne gav til kaptajn Nemos ubåd i hans roman "Twenty Thousand Leagues Under the Sea", og titlen på et populærvidenskabeligt magasin.

Nu kan det også blive kendt som inspirationen til og navnebror til et bedre sted at tisse.

"De næste skridt er at sikre beskyttelse af intellektuel ejendom og derefter fremstilling," siger Thurairajah. "Vi håber at se dette i badeværelser." At skifte til Nauti-loo, håber forskerne, vil gøre badeværelser til et mere hygiejnisk sted og hjælpe med at "spare vand, kemikalier og den indsats, der kræves for at rengøre."

Nu er det interessant

Urinalet blev patenteret den 27. marts 1866 af Andrew Rankin. Designet har ikke ændret sig meget gennem årene og lignede meget de urinaler, vi kender i dag.