Физики решают проблему брызг при мочеиспускании

Исследователи с юмором относятся к своему исследованию, но всё же надеются, что их разработка улучшит гигиену туалета и принесёт гармонию в семьи

(фото Brigham Young University).

Установка, тщательно разработанная для имитации мужского мочеиспускания

(фото BYU Splash Lab).

Угол соприкосновения и гладкость потока определяют количество брызг

(фото BYU Splash Lab).

Физики из американского университета Бригама Янга (Brigham Young University) изучили динамику жидкости при мочеиспускании, чтобы помочь женщинам и мужчинам справиться с негигиеничной проблемой брызг. С помощью высокоскоростных камер команда засняла потоки жидкости, падающие на стенки писсуаров, а затем изучила процесс их распыления.  

Результаты туалетного исследования были представлены на встрече Американского физического общества. Как оказалось, неприятных брызг становится меньше, если уменьшается "угол атаки".

"В ответ на постоянную суровую критику от наших матерей и после нескольких неудачных отношений с женщинами, мы решили смоделировать мужскую струю мочи и проследить динамику всплеска", – заявляют исследователи. 

Впрочем, сами учёные утверждают, что их работа куда серьёзнее, чем кажется на первый взгляд.  

Угол соприкосновения и гладкость потока определяют количество брызг (фото BYU Splash Lab).

Исследование было проведено профессором Таддом Траскоттом (Tadd Truscott) и его студентом Рэнди Хёрдом (Randy Hurd), которые и образовали "лабораторию всплеска" Splash Lab при университете Бригама Янга в Прово, штат Юта.  

"Люди спрашивают меня: "Ты серьёзно?". На что я отвечаю им, что да, это всё-таки реальная проблема, – рассказывает профессор Траскотт. – Все мы оказывались в отвратительных туалетах с лужами на полу — а это идеальная питательная среда для различных вредоносных бактерий. А если верить недавним исследованиям, моющие средства, используемые для очистки общественных туалетов, фактически увеличивает распыление болезнетворных бактерий за счёт снижения поверхностного натяжения воды". 

Разумеется, никто из учёных не решился пристально изучать писающего человека, так что пришлось дуэту создать симулятор мочеиспускания, получивший название Water Angle Navigation Guide (название можно перевести как "Навигационный проводник водного угла"). Это 23-литровое ведро со шлангами, к которым присоединены два типа синтетических уретр (то есть мочеиспускательных каналов). Установка была тщательно проработана, чтобы максимально точно имитировать мужской поход "по-маленькому". 

Команда исследовала воду разного цвета в различных типах туалетов (характеристики давления и скорости струи при этом имитировали человеческое мочеиспускание). Затем с помощью высокоскоростных камер они засняли и затем детально изучили момент удара струи в стенку унитаза. 

Установка, тщательно разработанная для имитации мужского мочеиспускания (фото BYU Splash Lab).

Брызги усиливались при возникновении такого явления, как неустойчивость Рэлея-Плато, когда падающий поток жидкости распадается на капли. 

"Мужская струя мочи распадается примерно на расстоянии 15-18 сантиметров за пределами уретры, – объясняет Хёрд. – Таким образом, в писсуар она попадает уже в виде отдельных капель. Эти капли и виновны в формировании раздражающих брызг". 

Так какой же совет могут дать учёные? "Чем ближе к писсуару вы находитесь, тем лучше. Если ваш поток столкнётся с фарфором, то это сделает его не таким хаотичным. Разумеется, в домашней уборной расстояние до унитаза можно регулировать в основном только одной переменной – стоять или сидеть. И люди всегда спорят, что лучше: потому что сидя вы всё равно не избежите промокания, – размышляет профессор Траскотт. – В Германии даже есть специальный уничижительный термин для мужчин, писающих сидя – sitzpinkler. Это означает, что он вроде как слабак".  

Чтобы сравнить две позиции, учёные проинструктировали двух своих друзей и отправили их в туалет. "Когда вы стоите, вы почти в пять раз дальше от унитаза, чем когда сидите, – сказал Хёрд. – И это довольно значительная разница в скорости удара капель мочи. Если вы изучите по видео взаимодействие струи с туалетной водой, то обнаружите, что капли создают большие полости в воде, которые затем разрушаются, в результате чего выделяется ещё больше брызг. Получается значительный такой всплеск. Так что, похоже, писать сидя — единственный верный способ избежать нежелательных брызг в традиционном туалете".  

Исследователи с юмором относятся к своему исследованию, но всё же надеются, что их разработка улучшит гигиену туалета и принесёт гармонию в семьи (фото Brigham Young University).

"Прежде всего, главное, что вы можете сделать для уменьшения количества брызг (сидя или стоя) — это изменить "угол атаки", – продолжает физик. – Визирование прямо на вертикальную стенку писсуара под углом в 90 градусов вызывает неприятную отдачу, равно как и непосредственное попадание прямо в туалетную воду. Сужение угла действительно помогает. Для типичного писсуара лучшим выходом будет стоять чуть в стороне и наводить поток сверху вниз под небольшим углом воздействия. Таким образом вы как бы пользуетесь методом сокращения всплесков". 

Профессор Траскотт призывает мужчин и женщин подходить к вопросу творчески и искать необходимый угол в зависимости от того, какой моделью унитаза они пользуются. 

"Конструкции общественных туалетов и ванных комнат не всегда позволяют нам достичь 100% эффективности, – говорит он. – Большинство поверхностей (в том числе фарфор) являются гидрофильными, что является существенным недостатком. Вода собирается в них и создаёт плещущиеся лужи. Гидрофобные покрытия смогли бы сделать туалеты более гигиеничными, что важно для больниц, школ и рабочих помещений". 

Несмотря на то, что многие компании выпускают сейчас коммерческую продукцию для уменьшения брызг (тканевые вставки, треугольные писсуары и унитазы с необычным наклонным углом), Траскотт утверждает, что лучшим вариантом будет просто бросить несколько кусочков ткани в унитаз, чтобы смягчить удар струи. 

В будущем Splash Lab планирует разработать ещё несколько техник с учётом различных конструкций унитазов. По их мнению, уменьшение количества брызг поможет достижению гармонии в романтических и семейных отношениях.

 

 

Также по теме:
У млекопитающих действует единый "закон мочеиспускания"
Защищать астронавтов от радиации во время полёта на Марс будут фекалии
Учёные Поднебесной научились получать клетки мозга из мочи
Учёные научились выращивать зубы из мочи
Учёные придумали, как зарядить смартфон мочой
Владельцы ноутбуков Dell пожаловались, что устройства пахнут кошачьей мочой