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Fluidodinamica del caffè

Sul rapporto fra caffè ed essere umano, a parte nervosismo per abuso e fissazioni per sciccheria, abbiamo già discusso qui. Ovviamente la discussione può essere portato anche ad un livello fanta-scientifico e qui la menzione per IgNobel è garantita.

La domanda, quindi (come se fosse una conseguenza) è: come evitare di rovesciare il caffè?

Se sei italiano, o se sei banalmente un italiano come me la risposta è abbastanza facile, ovvero stai seduto e non ti agitare. Un sorso di caffè, il vento nei capelli, la sigaretta e la filosofia che ci ha reso famosi nel mondo (ed oggi stiamo perdendo anche questo). Se sei invece un maniaco dello stress (si, sono convinto che questo sia nella maggior parte dei casi un male autoindotto), un fissato delle mode d’oltre oceano, un fan del caffè nei bicchieri di carta (e secondo me è una specie di bestemmia) allora la domande è d’obbligo.

E’ tutta una questione di fluidodinamica (cioè le stesse equazioni che evitano che un bolide di F1 decolli o che un aereo precipiti). Ed è tutta una questione di avere una mente orientata ad un singolo obiettivo. Esattamente come il ricercatore SUDcoreano Jiwon Han.

L’orientale in questione si è guadagnato l’IgNobel per la fisica studiando il modo migliore di camminare per evitare di rovesciarsi il caffè addosso: “A Study on the Coffee Spilling Phenomena in the Low Impulse Regime“.

Modelli e modelli matematici che si trasformano in altrettanti modelli numerici che simulano diversi modi di impugnare la tazza e camminare per evitare di buttarsi addosso la preziosa (e spesso caldissima) bevanda.

Il paper è un inno all’ufficio complicazione affari semplici che con paginate di grafici “dimostra” che il modo migliore per non incorrere in incidenti è camminare all’indietro. Secondo classificato, la presa ad artiglio (ovvero con le cinque dita dall’alto).

Entrambe soluzioni comodissime che aumentano il piacere di sorseggiare la bevanda. IgNobel per la fluidodinamica meritatissimo.

WU

PS. Per i più curiosi, e sono certo pululano, ecco sotto l’abstract completo del paper:

When a half-full Bordeaux glass is oscillated sideways at 4 Hz, calm waves of wine gently ripple upon the surface. However, when a cylindrical mug is subject to the same motion, it does not take long for the liquid to splash aggressively against the cup and ultimately spill. This is a manifestation of the same principles that also make us spill coffee when we walk. In this study, we first investigate the physical properties of the fluid-structure interaction of the coffee cup; in particular, the frequency spectrum of each oscillating component is examined methodically. It is revealed that the cup’s oscillation is not monochromatic: harmonic modes exist, and their proportions are significant. As a result, although the base frequency of the cup is considerably displaced from the resonance region, maximum spillage is initiated by the second harmonic mode of driving force that the cup exerts on its contents. Thus, we spill coffee. As an application of these experimental findings, a number of methods to reduce liquid spillage are investigated. Most notably, an alternative method to hold the cup is suggested; in essence, by altering the mechanical structure of the cup-holding posture, we can effectively suppress the higher frequency components of the driving force and thus stabilize the liquid oscillation. In an attempt to rationalize all we have investigated above, a mechanical model is proposed. Due to practicalities, rather than to construct a dynamical system using Newton’s equation of motion, we choose to utilize the Euler-Lagrangian equations. Extensive simulation studies reveal that our model, crude in its form, successfully embodies the essential facets of reality. This liberates us to make two predictions that were beyond our experimental limits: the change in magnitude of the driving force and the temporal stabilization process.

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Didgeridoo

Se lo vedete è più facile che capiate di cosa sto parlando. Ed è anche più facile che pronunciarne il nome (onomatopeico, l’avreste mai detto?). Si tratta praticamente di quella specie di lungo tubo che è uno strumento musicale australiano. Gli aborigeni dell’isola, infatti, da qualche migliaio di anni sono capaci di prendere un tubo di forma più o meno regolare, da perfettamente cilindrico a svasato, cavarlo e renderlo uno strumento a fiato (più precisamente della categoria degli aerofoni ad ancia labiale).

Si va da un metro e mezzo a più di due metri e mezzo, tipicamente di eucalipto e tradizionalmente partendo da quei rami già internamente scavati dalle termiti. Decorazioni ed incisioni a piacere, ovviamente.

Ma il vero motivo per cui mi ci sono imbattuto è che è stato di recente oggetto di studio. Studio musicale? Archeologico? Etnologo? Beh, non proprio.

Pare che il Didgeridoo abbia un particolare effetto benefico sul sonno. Si, avete capito bene. Soffrite di una di quelle sindromi da apnee notturne ostruttive o in generale disturbi respiratori del sonno (e lo dico dopo una notte completamente in bianco, e non per via della respirazione)?

Basta, “semplicemente” suonare per una mezz’ora il lungo tubone per una media di 5,9 giorni a settimana (praticamente ogni sera!) per risolvere la questione. Respirerete meglio e russerete meno (voi…) oltre che ridurrete anche la sonnolenza diurna (e certo, dormirete meglio!)

AS, a didgeridoo instructor, reported that he and some of his students experienced reduced daytime sleepiness and snoring after practising with this instrument for several months. In one person, the apnoea-hypopnoea index decreased from 17 to 2. This might be due to training of the muscles of the upper airways, which control airway dilation and wall stiffening

E lo studio, neanche a dirlo degno vincitore dell’IgNobel per la Pace del 2017, sottolinea il fatto che russare meno ed essere più svegli durante il giorno diminuisce sostanzialmente il disturbo e lo stress di chi vive, ed in particolare dorme con voi.

Regular playing of a didgeridoo reduces daytime sleepiness and snoring in people with moderate obstructive sleep apnoea syndrome and also improves the sleep quality of partners. Severity of disease, expressed by the apnoea-hypopnoea index, is also substantially reduced after four months of didgeridoo playing.

IgNobel per la Pace (almeno quella domestica) assicurato!

WU

PS. Studio a molte mani (e continenti) condotto su 25 volontari australiani (e di dove senno?) che data ben 2005!

L’età della menzogna

1005 “volontari”, fra in 6 ed i 77 anni. Denominatore comune: bugiardi.

We present the first study to map deception across the entire lifespan. Specifically, we investigated age-related difference in lying proficiency and lying frequency.

Allora gli aspetti che “i ricercatori” (University of Amsterdam come capofila) si sono proposti di sbugiardare sono l’abilità e le frequenza dei mentitori. Ovviamente siamo assolutamente coerenti con il paradosso del cretese che asserisce “Tutti i cretesi sono bugiardi”. Non credo che vi siano molte alternative per questa “investigazione sociale” per cui direi che il più grande merito di questi ricercatori è aver selezionato a chi credere ed a chi no. Nella stessa cernita anche la verosimiglianza della ricerca…

Consistent with the inverted U-shaped pattern of age-related changes in inhibitory control that we observed in a stop signal task, we found that lying proficiency improved during childhood (in accuracy, not RTs), excelled in young adulthood (in accuracy and RTs), and worsened throughout adulthood (in accuracy and RTs). Likewise, lying frequency increased in childhood, peaked in adolescence, and decreased during adulthood. [RT = reaction time]

In partica, anche per i più portati la dote della menzogna è età-dipendente. Ed in particolare ha un “andamento ad U”, più che altro associato alla modifica dei controlli inibitori con la crescita.

Quando si dice: beatà gioventù (e vecchiaia).

WU

PS. IgNobel per la psicologia, immancabile, allo studio in questione: From junior to senior Pinocchio: A cross-sectional lifespan investigation of deception.

Una volta a settimana

La frequenza del rapporto sessuale in una coppia è sempre stata sbandierata come emblema di solidità e felicità del rapporto. Ora, senza puntare agli estremi (tipo rapporti una volta al mese, o peggio, magari discutendo della spesa o del menù 😀 ) la domanda sorge spontanea (in base al livello di perversione del singolo): ma veramente esiste una relazione fra frequenza dei rapporti sessuali e felicità?

Beh, attraverso una bella analisi statistico-sociale (…il genere di “studi” che adoro) su ben 30645 cavie l’articolo Sexual Frequency Predicts Greater Well-Being, But More is Not Always Better ci da la risposta.

[…] we demonstrate that the association between sexual frequency and well-being is best described by a curvilinear (as opposed to a linear) association where sex is no longer associated with well-being at a frequency of more than once a week […]

Avete capito bene. Una volta a settimana è una specie di limite, con buona pace di molte “pubblicità progresso”. Una frequenza maggiore di una volta a settimana serve solo per i rapporti interpersonali, ma non per la felicità (e voglio vedere un indice numerico per misurarla!) del singolo.

Più in dettaglio. Se siete impegnati in una relazione, una volta a settimana è il limite della vostra felicità; se siete single non vi è alcun legame con la vostra felicità (e non provate a contraddire la Scienza). Parlando solo di coppie impegnate: la correlazione fra sesso e felicità va a saturazione e si “stabilizza” su una frequenza di una volta a settimana.

[…] sexual frequency had a curvilinear association with relationship satisfaction, and relationship satisfaction mediated the association between sexual frequency and well-being.

Attenzione! La ricerca, letta da un’altro punto di vista ci sta dicendo: meno di una volta a settimana rende infelici!

WU

PS. Non candidato, per quanto ne so, ad alcun IgNobel. Scandaloso!

Sexy Ratti

The effect of wearing different types of textiles on sexual activity was studied in 75 rats which were divided into five equal groups […]

Sexual behaviour was assessed before and after 6 and 12 months of wearing the pants and 6 months after their removal […]

The electrostatic potentials generated on penis and scrotum were also measured by electrostatic kilovoltameter […]

The polyester-containing pants generated electrostatic potentials while the other textiles did not. These potentials seem to induce ‘electrostatic fields’ in the intrapenile structures, which could explain the decrease in the rats’ sexual activity.

[Effect of Different Types of Textiles on Sexual Activity. Experimental Study, Shafik, A., European urology (Oxford: Elsevier), Vol. 24, No. 3 (1993), p. 375-380]

In breve: non mettete pantaloni di plastica che è meglio. Che siate topi (costretti) o uomini (vogliosi).

Beh, che dire, gli estremi per l’IgNobel per la riproduzione c’erano proprio tutti. Immancabile.

WU

Sbollire

Nel senso letterale del termine. Per un uovo, in particolare. Ma andiamo con ordine (… è una vita che ci provo…).

Tornando a parlare, dopo qui, degli Ig Nobel 2015, questa volte mi imbatto in quello per la chimica.

Lo studio “Shear Stress-Mediated Refolding Of Proteins From Aggregates And Inclusion Bodies” si incentra su una semplice ed a prima vista assurda domanda: si può sbollire un uovo tornando indietro alla condizione precedente? Eh?! Ed il team di ricercatori americo-australiani riesce addirittura a dare risposta affermativa alla domanda!

I trucco sta in una nuova “rapid refolding technique” che promette di ridurre tempi, costi e scarti  per sintetizzare un certo tipo di proteina. Ovviamente si parte dall’uovo per arrivare ad innumerevoli processi industriali ed alle cure tumorali. Oltre a poter immaginare quanti composti complessi potrebbero essere recuperati da errori, incidenti e simili. Dal paper apprendo, infatti che “Overexpressed recombinant proteins for industrial, pharmaceutical, environmental, and agricultural applications annually represent a more than $160 billion world market”.

La procedura utilizza un composto organico ed una centrifuga (Vortex Fluid Device) che separa le proteine legate tra loro dopo la cottura in acqua bollente. Ma la novità non è tanto nel cosa fare, quanto nel fatto che questo nuovo metodo (“by applying finely controlled levels of shear stress to refold proteins trapped in inclusion bodies”) è cento volte più veloce di quello usato in precedenza.

E’ questione di minuti e non nottate, ma mi pare di capire che se bolliamo un uovo per sbaglio è sempre stato possibile farlo tornare crudo (chissà se possiamo rimediare anche ad averlo mangiato anche per sbaglio 😀 ).

Se anche un uovo sodo è in grado di tornare crudo anche un pesce lesso come me ha qualche speranza?

WU

La legge della minzione

E due parole sugli Ig nobel di quest’anno? Il primo che mi balza all’occhio è quello per la fisica. Ricerca di notevole valore (in realtà lo credo veramente, per cui non vorrei fosse presa come una emerita ##**# causa la vittoria del suddetto premio): quanto tempo ci metto per fare pipì?

Beh, la ricerca, firmata Georgia Institute of Technology, ha scoperto che tutti i mammiferi ci mettono più o meno (e veramente più o meno…) lo stesso tempo indipendentemente dalla loro dimensione (a partire da 3 kg), dalla dimensione della vescica e dalla quantità di urina da espellere.

Mammiferi più grandi hanno uretre più lunghe e quindi il liquido che è maggiore in quantità scorre più velocemente. Mammiferi più piccoli sono più soggetti a forze capillari e viscose che quindi risultano in pipì goccia a goccia.

Questo studio dell’idrodinamica dell’urinazione asserisce quindi che in media ci vogliono 21 secondi. Leggendo l’articolo comunque è indicato 21 +/- 13 s, quindi da 8 a 34 secondi, davvero più o meno… Per i mammiferi più piccoli, sotto i 3 kg il tempo varia tra 0.01 e 2 seconsi, ah, beh visto che qui si cambia proprio l’ordine di grandezza allora capisco il senso della “costanza” dei 21 secondi…

WU

PS. Difficile non pensare che questo 21 è davvero ricorrente per queste meta-leggi dell’essere umamo. Dal peso dell’anima alla durata dell’urinazione siamo tutti figli di un 21 (che forse NON casualmente è la metà della risposta alla vita l’universo e tutto quanto: 42).

PPSS. E la dicitura (sicuramente standard) in calce “The authors declare no conflict of interest” in questo caso che vuol dire? Che gli autori non fanno la pipì?