Ahli Fisika Mendesain Urinoar Anti-Cipratan: Ukur Sudut, Amati Anjing

TEMPO.CO, Jakarta - Uji laboratorium menggunakan kekuatan semburan air telah menolong ahli fisika menentukan sudut ideal dari urinasi yang paling minimal menimbulkan cipratan. Uji tersebut membimbing kepada sebuah desain urinal atau urinoar yang memanjang yang secara drastis bisa mengurangi cipratan. 

"Tidak ada yang suka air kencingnya ke mana-mana saat berada di urinal, jadi kenapa tidak menciptakan sebuah urinal yang tidak menimbulkan cipratan?" kata Zhao Pan, peneliti fisika fluida yang juga profesor di Departemen Rekayasa Mekanika dan Mekatronika di University of Waterloo, Kanada, menjelaskan latar belakang uji yang dilakukan. 

Untuk mendesain urinoar itu, Pan dan timnya harus menemukan sudut datang air kencing yang menghasilkan cipratan paling sedikit. Mereka memecahkan masalah ini dengan sebuah pemodelan komputer yang mereproduksi beberapa observasi sebelumnya tentang bagaimana anjing-anjing kencing.

Baca juga: Tiga Ilmuwan Kuantum Raih Nobel Fisika 2022

Menurut Pan, mengangkat satu kaki adalah tindakan instingtif  anjing untuk mendapatkan 'sudut magis' terbentuk antara air kencing dan batang pohon atau tembok. Sudut yang paling minimal cipratan balik dari air seni mereka. 

Untuk mengukur berapa banyak cipratan urine yang terjadi, para peneliti mengarahkan semburan air ke urinal percobaan yang terbuat dari busa padat dan dilapisi polimer mirip plastik. Uji menggunakan dua desain eksperimental (urinal di tengah dan kedua dari kanan pada gambar) dibandingkan dengan desain yang sudah banyak tersedia secara komersial dan satu yang mirip urinal dalam karya seni terkenal Marcel Duchamp, “La Fontaine” (kedua dan pertama dari kiri). 

Pan dkk memvariasikan kecepatan semburan air di antara eksperimen yang berbeda-beda dan me-lap cipratan yagn dihasilkan dengan kertas tisu gulung setelahnya. Mereka kemudian menimbang semua berat kertas tisu yang menjadi basah itu dan membandingkannya dengan berat tisu kering untuk mengukur berapa banyak air yang harus diserap untuk membuatnya bersih kembali. Perbedaan massa yang terbesar berkorelasi dengan urinal dengan cipratan paling berantakan.

Menggunakan data urinasi anjing dan uji dengan semburan air pada berbagai kekuatan dan ketinggian itu, para peneliti menetapkan kalau untuk rata-rata manusia, sudut magis yang mampu mengurangi cipratan di urinal adalah kira-kira 30 derajat. Berdasarkan itu, mereka merancang urinal percobaan yang membuat sudut datang urine mendekati nilai sudut itu. 

Sementara urinal di toilet-toilet umum memiliki desain kotak bersudut yang dangkal, desain favorit para peneliti adalah yang bersudut namun lebih dalam dan lebih panjang, yang memugkinkan semua orang dengan beragam tinggi badan bisa mendapatkan sudut urinasi 30 derajat itu. Tim penelitinya memberi nama desain itu Nauti-Loo (urinal kedua dari kanan). 

Baca juga: Ig Nobel Bidang Fisika 2022 Jawab Kenapa Bebek Berenang Berbaris

Dalam uji dengan kertas tisu, urinal standar yang ada saat ini menghasilkan cipratan 50 persen lebih banyak daripada desain terpilih. Desain urinal yang melingkar dengan bukaan segitiga sebenarnya dua kali lebih baik daripada Nauti-Loo dalam hal tes banyaknya cipratan, tapi tak dipilih karena tidak bisa dipakai banyak orang dengan beragam tinggi badan.  

Kolega Pan, Kaveeshan Thurairajah, dari University of Waterloo, telah mempresentasikan hasil uji ini di pertemuan tahunan Masyarakat Fisika Amerika Divisi Dinamika Fluida di Indianapolis, AS, pada 22 November 2022. Disebutkan, mengganti urinal yang ada saat ini dengan versi yang anti cipratan akan membuat toilet lebih sehat dan hemat biaya kebersihan. 

NEW SCIENTIST, UWATERLOO