October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Georgia au descoperit că mamiferele peste o anumită dimensiune par să se conformeze cu ceea ce au numit, „Legea urinării”—adică mamiferele de toate dimensiunile, raportează ei, au nevoie de aproximativ 21 de secunde pentru a-și goli vezica. Nefiind mulțumiți să utilizeze datele existente, echipa de cercetare a întreprins lucrări de teren—vizitând grădinile zoologice și alte locuri în care locuiesc animalele—unde au filmat animalele urinând (sau medical vorbind—angajându-se în micțiune). Au scris o lucrare care descrie aventurile și rezultatele lor și au postat-o pe serverul de preimprimare, arXiv, pentru cei care doresc să-și revizuiască munca.

studiul, condus de Profesorul David Hu, a început ca un puzzle al mecanicii fluidelor: cât timp ar trebui să le ia animalelor de diferite dimensiuni să facă pipi?- o întrebare aparent valabilă, având în vedere diferențele de dimensiune nu doar a animalelor, ci și a părților corpului pe care le folosesc atunci când își eliberează vezica. Echipa observă că există două părți principale implicate: vezica urinara si uretra—tubul de paie, cum ar fi, care transporta urina de la vezica urinara la lumea exterioară. Ei observă că gravitația este o problemă cu mecanica urinării-animalele mari, cum ar fi elefanții (care pot scurge până la 42 de galoane într-o singură eliberare) tind să permită gravitației să facă toată munca. Animalele mai mici, cum ar fi câinii sau caprele, folosesc mușchii pentru a ajuta procesul.

Hu a lăsat echipei sale (de studenți) să colecteze date de teren, înregistrând animale în diferite locuri, în timp ce se ușurau, sperăm, fără a atrage atenția altora îngrijorați că ar putea avea mai puțin de noțiuni științifice în minte, pentru a afla mai multe. În studierea videoclipurilor, împreună cu altele găsite pe YouTube, echipa a descoperit că, indiferent de dimensiune, tuturor subiecților lor li s-a părut că durează aproximativ aceeași perioadă de timp pentru a termina treaba. Mai mult, au descoperit că părțile corpului folosite de animale pentru a urina aveau tendința de a avea aceleași proporții, în funcție de mărime.

Hu și echipa sa nu speculează de ce animalele mai mari decât liliecii și șobolanii (au nevoie doar de o secundă pentru a urina) au nevoie de aproximativ aceeași perioadă de timp pentru a face pipi, dar rețineți că natura pare să se fi asigurat că nu va dura prea mult. Cu elefanți, de exemplu, uretra este atât de lungă încât urina se accelerează pe măsură ce cade, izbucnind din animal ca un furtun de foc. De asemenea, ei observă că nu au testat ființele umane, deși sugerează că este probabil ca oamenii să se conformeze și Legii urinării, atâta timp cât merg atunci când vezicile lor sunt pline, mai degrabă decât atunci când este pur și simplu convenabil.

Mai multe informații: Legea urinării: toate mamiferele își golesc vezicile pe aceeași durată, arxiv: 1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

rezumat
sistemul urinar a evoluat pentru a evacua fluidele din organism rapid și eficient. În ciuda unei lungi istorii de tratamente urologice de succes la oameni și animale, fizica urinării a primit relativ puțină atenție. În această investigație experimentală și teoretică combinată, elucidăm hidrodinamica urinării pe cinci ordine de mărime în masa animalelor, de la șoareci la elefanți. Folosind videoclipuri cu dinamica fluidelor de mare viteză și măsurarea debitului la Zoo Atlanta, descoperim „Legea urinării”, care afirmă că animalele își golesc vezicile pe o durată aproape constantă de 21 de secunde (deviație standard 13 secunde), în ciuda unei diferențe în volumul vezicii urinare de la 100 mL la 100 L. Acest lucru este posibil prin creșterea lungimii uretrei animalelor mari, care amplifică forța gravitațională și debitul. De asemenea, demonstrăm provocările cu care se confruntă sistemul urinar pentru rozătoare și alte mamifere mici pentru care fluxul de urină este limitat la picături unice. Descoperirile noastre arată că uretra a evoluat ca un dispozitiv de îmbunătățire a fluxului, permițând sistemului urinar să fie extins fără a compromite funcția sa. Acest studiu poate ajuta la diagnosticarea problemelor urinare la animale și la inspirarea designului sistemelor hidrodinamice scalabile bazate pe cele din natură.

informații jurnal: arXiv

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.