Zoogdieren hebben een manier nodig om extra vocht en de afvalstoffen van de stofwisseling uit te scheiden. Maar ze moeten dit ook doen over een enorm bereik in lichaamsgrootte, van een kat van 3 kg tot een olifant van 5000 kg. Hoe gebruiken ze de natuurkunde om ervoor te zorgen dat ze allemaal binnen een redelijke tijd kunnen plassen?
De wet van het plassen is een voorbeeld van allometrie, de studie van de relatie tussen lichaamsgrootte en een aantal variabelen, waaronder lichaamsvorm, anatomie, fysiologie, of gedrag. In deze studie hebben wij onderzocht hoe snel dieren urine kunnen lozen, ondanks het feit dat zij een factor 1000 in omvang zijn. Het brede scala aan lichaamsgroottes van dieren is een van de redenen waarom dieren er zo verschillend uitzien en zo verschillend bewegen, van sperma tot potvissen.
Om het urineren te begrijpen, moesten we wetten uit de vloeistofmechanica gebruiken, de studie van de beweging en krachten van gassen en vloeistoffen, zoals lucht en water. Vloeistofmechanica maakt sporten spannend, zoals softbal, voetbal en surfen. Fenomenen als turbulentie, de inherente onvoorspelbaarheid van snelle vloeistofstromingen, kunnen van invloed zijn op het weer en het reizen per vliegtuig. Ideeën uit de vloeistofmechanica kunnen zelfs worden gebruikt om de beweging van mieren of auto’s in het verkeer te modelleren.
Als je je wilt verdiepen in de vergelijkingen die de wet van Toricelli dicteren, heeft Hu nog een les geschreven voor MIT Blossoms. Hier is een uur van activiteiten afgewisseld met lezing. Een les in dezelfde stijl behandelt hoe muggen vliegen in de regen.
Als de fysica van de beweging van dieren je interesseert, is dit nog maar het begin. Leer hoe slangen kunnen vliegen, mieren hun lichamen kunnen verbinden om waterdichte vlotten te bouwen, en hoe robots kunnen worden ontworpen naar het voorbeeld van kwallen, schaatsenrijders, en kakkerlakken. Dit gebied heet vergelijkende biomechanica, en David Hu heeft een boek over dit onderwerp bij Princeton University Press.