物理学家们用一个没有水的小便池引起了轰动

由:凯特摩根|
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在小便池原型中,高挑、细长的曲线设计让人联想到贝壳,如图右二所示,可以容纳各种身高的人,几乎消除了飞溅。M. shi and z. pan /滑铁卢大学

生活中有些东西根本不需要重新发明(比如车轮!),但加拿大滑铁卢大学的一组物理学家表示,“如果它没坏,就不要修它”这句谚语并不适用于男人的浴室设施。

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一种新的无溅便池设计

在2022年秋季于印第安纳波利斯举行的美国物理学会流体动力学分部会议上,该团队用一种新型的研究方法引起了轰动设计对于一个,嗯,没有的小便池。无溅便池的形状灵感来自鹦鹉螺壳的几何形状,防止液滴离开碗。

该团队认识到需要更好的尿壶就像你想的那样。“我们是物理学家。我们用小便池。我们有时会把水溅到棕褐色的裤子上,夏天也会把水溅到光脚上,这让我们很尴尬,”滑铁卢大学机械与机电工程助理教授赵潘博士在电子邮件中说。他是发明这款被称为“鹦鹉尿”的新便池的实验室负责人。

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液滴不会停留在普通的小便池里,解释研究助理Kaveeshan Akan Thurairajah说,因为“目前的设计没有优化到防止飞溅,而且经常事后才想到这一点。你可以学习科学、工程和数学,下课后去洗手间,裤子上都是飞沫。如果我们能把人送上月球,把月球车送上火星,还能分裂原子,那么当然,我们尿尿也能不溅水花。”

小便池设计的物理学

虽然看起来很简单,但事实上,小便池的设计涉及到很多物理知识。瓷器的倾斜度和角度,加上使用瓷器的人的高度和水流的力量都决定了是否会溅起水花。当滑铁卢大学的研究小组使用染色水和模拟输尿管来模拟标准便池的使用时,他们看到了明显的飞溅。这些水滴最终会流到人们的腿上、脚上和浴室的地板上。

Thurairajah说:“我们大多数人都意识到飞沫正在传播,但可能没有意识到它有多糟糕。”18新利最新登入“部分原因是由于多次旅行导致地板黏糊糊的,还有我们大脑中的偏见;很明显,这是别人的问题,不是我的。”

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事实上,除非最近彻底打扫过,否则普通的浴室里肯定布满了飞沫。

Thurairajah说,为了解决这个问题,科学家们专注于一个飞溅因素,称为“撞击角”。换句话说,就是水流和瓷器相遇的角度。他们发现,在30度以下,没有水花。“因此,我们称之为临界角度,”他说。“我们想要一条总是在这个角度与轨迹相交的曲线。这与鹦鹉螺壳的曲线相同。”

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“鹦鹉螺号”的灵感来源

鹦鹉螺是一种软体动物,是乌贼和章鱼的亲戚,靠从壳中排出水分来移动。贝壳的螺旋形状在数学上被认为是“完美的”;这是一种视觉表现斐波那契序列,是在中世纪作为自然几何基础的一部分。

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这张照片显示的是珍珠鹦鹉18新利最新登入螺壳的内部,也被称为腔鹦鹉螺(鹦鹉螺堪),具有光滑、凹陷的螺纹部分。
野生视野/环球图片组/盖蒂图片社

自古希腊人认为对称的鹦鹉螺壳是完美的象征以来,鹦鹉螺壳一直是数学和科学的象征。这是儒勒·凡尔纳在他的小说《海底两万里》中给尼莫船长的潜艇起的名字,也是一本科普杂志的标题。

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现在,它也可能成为一个更好的小便场所的灵感来源。

“下一步是确保知识产权保护,然后是制造,”Thurairajah说。“我们确实希望在浴室里看到这种情况。”科学家们希望,换成鹦鹉厕将使浴室变得更卫生,并有助于“节省水、化学品和清洁所需的精力”。

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