October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno scoperto che i mammiferi al di sopra di una certa dimensione sembrano conformi a ciò che hanno soprannominato, la “legge della minzione”—cioè, i mammiferi di tutte le dimensioni, riferiscono, impiegano circa 21 secondi per annullare la vescica. Non contento di utilizzare i dati esistenti, il gruppo di ricerca ha intrapreso un lavoro sul campo-visitando zoo e altri luoghi in cui risiedono gli animali—dove hanno filmato gli animali che urinano (o medicamente parlando—impegnati nella minzione). Hanno scritto un documento che descrive le loro avventure e risultati e hanno pubblicato sul server di preprint, arXiv, per coloro che desiderano rivedere il loro lavoro.

Lo studio, guidato dal professor David Hu, è iniziato come un puzzle di meccanica dei fluidi: quanto tempo dovrebbero impiegare animali di varie dimensioni per fare pipì?- una domanda apparentemente valida considerando le differenze di dimensioni non solo degli animali, ma delle parti del corpo che usano per alleviare la vescica. Il team osserva che ci sono due parti principali coinvolte: la vescica e l’uretra – il tubo simile alla paglia che trasporta l’urina dalla vescica al mondo esterno. Notano che la gravità è un problema con la meccanica della minzione: i grandi animali, come gli elefanti (che possono drenare fino a 42 galloni in una versione) tendono a consentire alla gravità di fare tutto il lavoro. Gli animali più piccoli, come cani o capre usano i muscoli per aiutare il processo.

Hu ha lasciato al suo team (di studenti universitari) per raccogliere dati sul campo, registrando animali in vari siti mentre si sollevavano, si spera, senza attirare l’attenzione di altri preoccupati che potrebbero avere meno di nozioni scientifiche in mente, per saperne di più. Studiando i video, insieme ad altri trovati su YouTube, il team ha scoperto che, indipendentemente dalle dimensioni, tutti i loro soggetti sembravano richiedere approssimativamente la stessa quantità di tempo per finire il lavoro. Inoltre, hanno scoperto che le parti del corpo utilizzate dagli animali per urinare tendevano ad avere le stesse proporzioni, in termini di dimensioni.

Hu e il suo team non speculano sul motivo per cui gli animali più grandi di pipistrelli e ratti (impiegano solo un secondo per urinare) impiegano più o meno la stessa quantità di tempo per fare pipì, ma notano che la natura sembra essersi assicurata che non ci vorrà troppo tempo. Con gli elefanti, ad esempio, l’uretra è così lunga che l’urina accelera mentre cade, scoppiando dall’animale come una manichetta antincendio. Notano anche che non hanno testato gli esseri umani, anche se suggeriscono che è probabile che anche le persone si conformino alla legge della minzione, purché vadano quando le vesciche sono piene, piuttosto che quando è semplicemente conveniente.

Maggiori informazioni: Legge della minzione: tutti i mammiferi svuotano le vesciche per la stessa durata, arXiv:1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Abstract
Il sistema urinario si è evoluto per espellere i fluidi dal corpo in modo rapido ed efficiente. Nonostante una lunga storia di trattamenti urologici di successo nell’uomo e negli animali, la fisica della minzione ha ricevuto relativamente poca attenzione. In questa indagine sperimentale e teorica combinata, chiariamo l’idrodinamica della minzione attraverso cinque ordini di grandezza nella massa animale, dai topi agli elefanti. Utilizzando video fluidodinamici ad alta velocità e misurazione della portata allo Zoo di Atlanta, scopriamo la “Legge della minzione”, che afferma che gli animali svuotano le vesciche per una durata quasi costante di 21 secondi medi (deviazione standard 13 secondi), nonostante una differenza nel volume della vescica da 100 mL a 100 L. Questa impresa è resa possibile dalla crescente lunghezza dell’uretra di grandi animali che amplifica la forza gravitazionale e la portata. Dimostriamo anche le sfide affrontate dal sistema urinario per i roditori e altri piccoli mammiferi per i quali il flusso di urina è limitato a singole gocce. I nostri risultati rivelano che l’uretra si è evoluta come un dispositivo che migliora il flusso, consentendo al sistema urinario di essere ingrandito senza compromettere la sua funzione. Questo studio può aiutare nella diagnosi dei problemi urinari negli animali e nell’ispirare la progettazione di sistemi idrodinamici scalabili basati su quelli in natura.

Informazioni giornale: arXiv

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.