Susunan kuno Cina yang diamalkan, diagnosis kesihatan berdasarkan bentuk, saiz dan tekstur kotoran. Begitu juga orang Mesir, orang Yunani dan hampir semua kebudayaan kuno. Malah pada hari ini, doktor anda mungkin bertanya ketika anda terakhir mempunyai pergerakan usus dan untuk menerangkannya dengan terperinci yang indah.
Kandungan Terkait
- Bagaimana Stres Out Adakah Zebra? Hanya Tanyakan Poop mereka
- Peningkatan dan Kejatuhan Penguin Colony, yang dirakam dalam Poop
- Pemeriksaan Gut: Mandrills Sniff Poop untuk Menghindari Peers Dengan Parasit
- Mengapa 10 Ton Harian Ant Poop Terus Menjana Rainforest ini
Pasti, ia tidak selesa untuk dibicarakan. Tetapi itulah di mana sains datang, kerana apa yang kita tidak suka berbincang masih boleh menimbulkan kemudaratan. Sindrom usus yang sengit, penyakit usus radang, jangkitan gastrousus dan lain-lain penyakit yang berkaitan dengan kotoran yang menyebabkan Amerika berbilion-bilion dolar setiap tahun.
Tetapi cuba untuk membendung masalah ini bukanlah motivasi utama kami untuk cuba memikirkan beberapa fizik pembuangan air. Ia adalah sesuatu yang lebih jahat lagi.
Dari pemerhatian peribadi, ke makmal
Apabila kepulangan keakraban, ia menjadi lebih keras. Salah seorang daripada kami adalah ayah kerja yang selamat dengan mempelajari satu set kemahiran baru, salah satunya adalah analisis tahi. Tahun lampin perubahan dan kemudian latihan tandas memalingkan saya dari pemula poo-analisis kepada ahli yang dibuang. Kehidupan saya berlalu dalam satu siri gambar: pelet fesel keras seperti kacang hingga kotoran panjang seperti ular yang licin untuk genangan air coklat.
Tidak seperti orang dahulu kala, kami tidak percaya bahawa kami boleh meramal masa depan dari bangku kanak-kanak. Tetapi kami fikir ia patut cuba untuk memahami di mana semua bentuk ini berasal. Mempunyai makmal untuk menjawab soalan-soalan tentang dunia sehari-hari adalah salah satu keseronokan tersendiri yang menjadi saintis.
Sebagai ahli dinamik cecair, kami bergabung dengan ahli bedah kolorektal Daniel Chu, dan dua orang pelajar yang mantap, Candice Kaminski dan Morgan LaMarca, yang memfailkan najis dan mengangkat najis dari 34 spesies mamalia di Zoo Atlanta untuk mengukur ketumpatan dan kelikatan mereka.
Kami belajar bahawa kebanyakan gajah dan herbivora lain membuat "floaters" sementara kebanyakan harimau dan karnivor lain membuat "penyongsang". Secara tidak sengaja, kami juga menilai najis dari yang paling kurang hingga berbau, bermula dengan harimau dan badak dan pergi ke arah panda. Berbagai haiwan zoo menyediakan kami dengan pelbagai saiz dan bentuk tahi tahi yang berfungsi sebagai bukti bukti bebas untuk mengesahkan model matematik kami dalam tempoh pembuangan air.
Kami juga meletakkan najis dalam peranti yang dikenali sebagai "rheometer, " pengisar tepat yang dapat mengukur sifat-sifat bahan seperti cecair dan pepejal seperti coklat dan syampu. Makmal kami berkongsi dua rheometer dengan ahli fizik Georgia Tech Alberto Fernandez-Nieves. Kami telah mengkategorikan rheometers sebagai "rheometer bersih" dan "David Hu rheometer" - yang telah melihat bahagian yang saksama air liur katak, lendir dan najis.
Rahsia untuk kelajuan
Apa lagi yang kita pelajari? Haiwan yang lebih besar mempunyai najis yang lebih lama. Dan haiwan yang lebih besar juga membuang air besar pada kelajuan yang lebih tinggi. Sebagai contoh, seekor gajah menetas pada kelajuan enam sentimeter sesaat, hampir enam kali secepat anjing. Kecepatan buang air besar bagi manusia adalah antara: dua sentimeter sesaat.
Hubungan antara jisim badan M dan masa pembiakan. Simbol-simbol mewakili ukuran eksperimen; garis putus-putus mewakili paling sesuai untuk data; garis pepejal mewakili ramalan teori. (Yang et al, DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) Bersama-sama, ini bermakna bahawa tempoh pembiakan adalah malar di banyak spesies haiwan - sekitar 12 saat (ditambah atau tolak 7 detik) - walaupun jumlahnya sangat berbeza. Dengan pengagihan kurva bel, 66 peratus haiwan mengambil antara 5 dan 19 saat untuk membuang air besar. Ia adalah jangkauan kecil yang menghairankan, memandangkan najis gajah mempunyai jumlah 20 liter, hampir seribu kali lebih daripada anjing, pada 10 mililiter. Bagaimanakah haiwan besar boleh membuang air besar pada kelajuan tinggi?
Mukus pada permukaan kotoran tikus bersinar di t = 0 dan menyejat dalam masa kurang dari 30 saat. (Yang et al, DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) Jawapannya, kita dapati, berada dalam sifat lapisan ultra-nipis yang melapisi dinding usus besar. Lapisan lendir adalah kurus seperti rambut manusia, jadi nipis yang kita dapat mengukurnya hanya dengan menimbang tinja apabila lendir menguap. Walaupun nipis, lendir sangat licin, lebih daripada 100 kali kurang likat daripada najis.
Semasa buang air besar, najis bergerak seperti palam pepejal. Oleh itu, dalam keadaan yang ideal, panjang gabungan dan diameter tinja hanya ditentukan oleh bentuk rektum dan usus besar. Salah satu daripada penemuan besar kajian kita ialah bahawa tinak memanjangkan separuh ke atas panjang usus besar dari rektum.
Satu teori yang bersatu padu
Meletakkan panjang najis bersama-sama dengan sifat lendir, kita kini mempunyai cerita fizik yang kohesif untuk bagaimana pembiakan berlaku. Haiwan yang lebih besar mempunyai najis yang lebih lama, tetapi juga lendir tebal, membolehkan mereka mencapai kelajuan tinggi dengan tekanan yang sama. Tanpa lapisan mukus ini, buang air besar mungkin tidak mungkin. Perubahan pada mukus boleh menyumbang kepada beberapa penyakit, termasuk sembelit kronik dan juga jangkitan oleh bakteria seperti C. difficile di saluran gastrousus.
Di luar hanya mengikuti rasa ingin tahu saintifik kami, pengukuran nafas kami juga mempunyai beberapa aplikasi praktikal. Data pembuangan air kami membantu kami merancang lampin dewasa untuk astronot. Angkasawan mahu kekal dalam saman angkasa selama tujuh hari, tetapi dibatasi oleh lampin mereka. Mengambil kelebihan kelikatan kotoran, kami membuat lampin yang mengasingkan najis dari sentuhan langsung dengan kulit. Ia adalah semifinalis dalam Cabaran Space Poop NASA awal tahun ini.
Ia hanya menunjukkan bahawa fizik dan matematik boleh digunakan di mana-mana, walaupun di dalam mangkuk tandas anda.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
David Hu, Profesor Madya Kejuruteraan Mekanikal dan Biologi, Profesor Adjunct Associate of Physics, Institut Teknologi Georgia
Patricia Yang, Ph.D. Pelajar dalam Kejuruteraan Mekanikal, Institut Teknologi Georgia
