Oggi, la tecnologia della pressione dell’acqua è onnipresente e chiunque faccia la doccia, annaffi un giardino o spenga gli incendi trae vantaggio dalla tecnologia ideata per sfruttarla. Nei secoli XVII e XVIII, tuttavia, un flusso d'acqua costante e non interrotto da cadute di pressione rappresentò un'importante innovazione.
Nel 1666, quando le brigate dei secchi rappresentavano la migliore linea di difesa, il Grande Incendio di Londra bruciò quasi tutte le fitte strutture in legno della città. Il disastro ha distrutto centinaia di migliaia di case e dozzine di chiese, dimostrando la necessità di migliori metodi e attrezzature antincendio.
Un progresso fondamentale fu l'invenzione dei "vermi succhiatori", tubi di cuoio collegati a pompe ad azionamento manuale. Poi arrivò il Windkessel, una camera sul fondo di un carro di legno che comprimeva l'aria per pompare continuamente l'acqua attraverso un tubo, creando un flusso costante.
Ispirandosi a un'autopompa antincendio del 1725 che pompava acqua a distanze e velocità maggiori rispetto a quanto precedentemente possibile, gli autori pubblicano sull'American Journal of Physics ha analizzato l'effetto Windkessel della camera a pressione per catturare la fisica alla base di questa tecnologia duratura e ampiamente utilizzata.
"Ci sono molti problemi di fisica affascinanti nascosti in bella vista nei libri e negli articoli scritti secoli fa", ha detto l'autore Trevor Lipscombe. "Recentemente abbiamo lavorato sull'applicazione della meccanica elementare dei fluidi ai sistemi biologici, e ci siamo imbattuti in una descrizione comune nelle riviste mediche:che il cuore agisce come un Windkessel. Ciò solleva la domanda:cosa è, esattamente, un Windkessel? Seguire la traccia , abbiamo trovato descrizioni del dispositivo "succhia verme" di Lofting e, nell'autopompa antincendio di Newsham, un'applicazione salvavita."
Per individuare quali fattori influiscono maggiormente sull’effetto Windkessel, gli autori hanno confrontato lo stato iniziale della camera, la velocità con cui le brigate di secchi potrebbero versare acqua (afflusso volumetrico), il periodo di tempo in cui si accumula la pressione e gli effetti sul flusso in uscita. tasso.
"Di fronte al progetto di Lofting, o all'autopompa antincendio di Newsham, un fisico vuole chiarire la scienza di base coinvolta, semplicemente perché è lì", ha detto Lipscombe. "È la gioia di fare fisica. Ma c'è anche un aspetto pedagogico. Il nostro articolo costruisce un semplice modello che mostra come funziona un'autopompa antincendio di Newsham. In parte stiamo rispondendo alla domanda 'quando mai userò questa roba?' domanda."
Successivamente, gli autori intendono esaminare il Windkessel fisiologico coinvolto nel sistema cuore-aorta.
"La conoscenza della legge di Bernoulli, della legge dei gas ideali e dell'espansione isotermica sono i tre ingredienti che abbiamo inserito in un modello per esplorare come funzionava questo dispositivo", ha detto Lipscombe. "Ma se comprendiamo meglio questo sistema, potremmo esaminare i parametri importanti e vedere come modificarli potrebbe migliorare il dispositivo."
Ulteriori informazioni: Dai vermi succhiatori ai Windkessels:la fisica di un dispositivo antincendio dell'inizio del XVIII secolo, American Journal of Physics (2024). DOI:10.1119/5.0147573
Informazioni sul giornale: American Journal of Physics
Fornito dall'American Institute of Physics
