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2017-07-25T20:27:27+00:00
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Mon1st,系統神經科學咳咳,這是一個嚴肅的學術問題!Reddit 上有一個很有趣的帖子:男女之間有哪些不為人知的生理差異?好問題!其中一個答案是:男生有一個叫做舟狀窩的結構,能夠使得尿液旋轉,從而成直線射出。而女生就沒有這個結構,所以就沒有那麼有組織的直線尿流。哇,好厲害!這豈不是來福槍的原理??難怪小男生都喜歡比賽誰尿得遠了——每個男生都有一把來福槍,這是在比賽射擊呀!念及此,我不禁吟了幾句詩:This is my rifle.這是我的來福槍。世界上相似的槍有很多,但只有這把是我的。它是我最好的夥伴。是我的生命。我必須像掌控生命一樣掌控它。沒有我,我的來福槍就沒有卵用。沒有我的槍,我也沒卵用了。我必須要射得准。我必須比死敵射得更准。還要比他先射。當然,reddit 上看來的東西不能輕信,得調查一番再下結論。首先,自己觀察... 好像是有在旋轉喔~~~可是尿道中有突起就能發射旋轉的導彈嗎?直覺上不能夠理解——解剖圖上看並沒有來福槍的螺紋線,那角動量是哪裡來的?經過一番學術搜 gu 索 ge,居然給我找到了答案——有人做了一個尿流的流體力學模型!《尿流的形狀 - 從生物物理學到診斷》[1]文章中給出了尿流形狀基於液體射流毛細管波動現象(capillary wave phenomena in liquid jets)的物理模型。雖然公式我看不懂,但是圖解大概看明白了:原來,讓尿流看起來在旋轉的功臣是表面張力呀!因為男生的尿道口是一條縫,當尿流出時出口可以近似為一個橢圓。在長軸兩端,表面張力使得液體向中心壓縮,而向短軸兩端擴張。如此循環,就造成了像在旋轉一樣的視覺效果(但是並沒有真的旋轉)。數值模擬和物理模擬如下圖:左邊是計算機數值模擬的液流,注意到壓強是在橢圓形長軸兩端比較大(彩圖,紅色為高壓強)。右邊是用橢圓開口模型發出的液流。(我想起小時候幫姥爺澆花時發現的,如果把水管出水口捏扁,就可以射的比較遠。。。(話說,為什麼?簡單來說就是出口變小所以流速變快了) 原來這個竅門大自然早就發現啦!)跑個題:截面積相同的前提下,比起圓形出口,橢圓形的出口是相對射得沒那麼遠的(我想一部分是因為會有不斷變形的能量損失,但無論如何,非圓形的出口會導致水流更快散開… 如下圖所示,詳見為什麼把水管出水口捏扁可以讓水流射得更遠? - Mon1st 的回答)當然,作者花精力研究尿流的形狀不僅僅是好玩而已。這一物理模型給出了一個重要的結論:液體的流速與波長(上圖中的 L)成正比。這就為臨床醫學提供了一個新奇的診斷方式:病人通過自己測量尿流的波長,可以推測尿流速——在某些慢性疾病中,流速是一個重要的診斷指標。臨床上使用的是尿流率測試儀(Uroflowmetry):麻煩不說,因為只能在醫院的診室里單次測量,還可能不準。如果讓病人自己在家測量的話,就容易多啦![1] Wheeler, A. P. S., Morad, S., Buchholz, N., & Knight, M. M. (2012). The Shape of the Urine Stream - From Biophysics to Diagnostics. PLoS ONE, 7(10), 1–7.客官,這篇文章有意思嗎?

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