Quel est le meilleur design pour un urinoir sans éclaboussures ? La physique a la réponse maintenant

Des scientifiques de l’Université de Waterloo ont identifié la conception optimale d’un urinoir sans éclaboussures : un corps long et élancé en porcelaine aux courbes rappelant une coquille de nautile, surnommé « Nauti-loo ». C’est une bonne nouvelle pour les hommes qui en ont assez que l’urine se répande sur leurs pantalons et leurs chaussures – et pour les pauvres âmes qui doivent nettoyer régulièrement chaque tache. Bonus : C’est un design très esthétique qui donne une touche de classe à l’épine dorsale d’une salle de bain publique.

« L’idée est née exactement là où vous pensez qu’elle est née », Zhao Pan de Waterloo Dites-le au nouveau scientifique. « Je pense que la plupart d’entre nous étions un peu inattentifs dans nos messages et avons baissé les yeux pour découvrir que nous portions des pantalons tachetés. Personne n’aime faire pipi partout, alors pourquoi ne pas simplement fabriquer un urinoir où les éclaboussures sont très peu probables ? », son étudiant diplômé Kavishan Thriyaraja. , Présenter les résultats De cette recherche au cours de l’American Physical Society (APS) la semaine dernière Rencontre sur la dynamique des fluides à Indianapolis.

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques tentent de s’attaquer à ce problème. Pan est un ancien étudiant diplômé de Tad Truscott, un ingénieur en mécanique qui a fondé le soi-disant « Laboratoire d’éclaboussures« À l’université d’État de l’Utah. En 2013, Splash Lab (alors à l’université Brigham Young) a fourni des conseils utiles sur la façon dont les hommes devraient éviter de vaporiser de l’urine sur leur pantalon kaki pendant qu’ils défèquent dans les toilettes. » Il est préférable de s’asseoir sur les toilettes car l’urine a moins de distance à parcourir lors de son voyage vers la cuvette. Précédemment écrit à Gizmodo. « Si vous choisissez la technique debout classique, les scientifiques conseillent de se tenir le plus près possible de l’urinoir et d’essayer de diriger le jet sous un angle vers le bas vers l’arrière de l’urinoir. »

Pour ceux qui manquent d’une méthode anti-éclaboussures optimale, un autre étudiant diplômé de Truscott, Randy Heard, propose Conception parfaite Pour une insertion d’urinoir sans éclaboussures 2015 Réunion de l’APS sur la dynamique des fluides. Il existe trois types d’entrées de base. On utilise un chiffon absorbant pour minimiser les éclaboussures ; un autre utilise une structure en nid d’abeille – une couche surélevée (tenue par de petits poteaux) avec des perforations – de sorte que les gouttes d’urine passent à travers mais qu’aucun spray ne sort; Le troisième type contient un groupe de colonnes. Cependant, les tissus absorbants ne peuvent pas absorber le liquide assez rapidement et se saturent rapidement, tandis que les structures constituées de ruches et de colonnes matricielles n’empêchent pas la formation progressive de mares d’urine.

Le design intérieur de Hurd et Truscott a été inspiré par un type d’algues super-absorbantes (Syntrichia caninervis) prospère dans les climats très secs et est donc très efficace pour collecter et stocker autant d’eau que possible. Et ils ont découvert que le matériau fabriqué par l’homme s’appelle « Fanta Noirsimulant les propriétés d’absorption des algues. Ils ont copié la structure de ce matériau pour l’insérer dans l’urinoir et ont découvert qu’il empêchait avec succès les gouttelettes d’urine de s’échapper, agissant ainsi comme un « trou noir d’urine ».

Les dames n’étaient pas non plus exclues de ce concours de pisse scientifique. Les femmes subissent également des fuites d’urine, notamment lorsqu’elles doivent uriner dans une tasse à des fins de test médical. En 2018, Splash Lab a mené une série d’expériences impliquant un modèle d’urètre féminin anatomiquement correct. (Ils ont utilisé un polymère souple pour modéliser les lèvres) Inspiré par les résultats Le design (breveté) de « l’Orchidée », A Accessoire en forme d’entonnoir Pour les gobelets à urine qui réduisent les déversements. La recherche pourrait déboucher sur des dispositifs permettant aux femmes d’uriner debout, ce qui serait une aubaine pour les femmes militaires ou universitaires travaillant dans ce domaine.

Selon Pan, la clé de la conception optimale d’un urinoir sans éclaboussures est l’angle auquel le flux d’urine frappe la surface en porcelaine ; Obtenez un angle suffisamment petit et il n’y aura pas d’éclaboussures. Au lieu de cela, vous obtenez un écoulement régulier sur la surface, ce qui empêche les gouttes de s’envoler. (Et oui, il y a un seuil critique auquel le flux d’urine passe des éclaboussures au rinçage en douceur, car les transitions de phase sont partout, même dans nos toilettes publiques.) Et il s’avère que les chiens ont déjà déterminé l’angle optimal lorsqu’ils se lèvent. leurs jambes pour uriner, et quand ils panent et al. Ils l’ont conçu sur un ordinateur et ont fixé l’angle optimal pour un être humain à 30 degrés.

Pan et son équipe ont également mené une série d’expériences avec des liquides teints pulvérisés en jets à des vitesses variables dans une gamme de conceptions d’urinoirs synthétiques (voir l’image du haut) en mousse dense recouverte d’époxy – y compris une forme commerciale standard et un urinoir similaire au celui utilisé par Marcel Duchamp dans sa célèbre (et controversée) installation artistique de 1917″La Fontaine. Ils ont tous produit des éclaboussures à des degrés divers, que les scientifiques ont essuyées avec des serviettes en papier. Ils ont pesé les serviettes humides et comparé cela à la quantité de pulvérisation lorsque les serviettes en papier ont séché pour estimer la quantité de pulvérisation. Plus les serviettes humides sont lourdes, plus elles sont grosses. la crédence.

L’étape suivante consistait à découvrir une conception qui fournirait l’angle d’écoulement d’urine optimal pour les hommes sur une large gamme de hauteurs. Au lieu de la boîte peu profonde habituelle en forme de rectangle, ils ont atterri sur la structure incurvée de la coquille de nautile. Ils ont répété les expériences de flux d’urine simulés avec les prototypes, et voilà! Ils n’ont pas remarqué une seule goutte éclaboussé. En comparaison, d’autres modèles d’urinoirs produisaient jusqu’à 50 fois plus d’eau qu’un arroseur. Il y avait une conception circulaire avec une ouverture en forme de triangle qui fonctionnait mieux que Nauti-loo dans les essais, mais Pan et al. Baissez-le car il ne fonctionnera pas sur une large gamme d’élévations.