Hoy en día, la tecnología de presión de agua está en todas partes, y cualquier persona que se duche, riegue un jardín o apague incendios se beneficia de la tecnología ideada para aprovecharla. Sin embargo, en los siglos XVII y XVIII, un flujo constante de agua sin caídas de presión fue un gran avance.

En 1666, cuando las brigadas de cubos eran la mejor línea de defensa, el Gran Incendio de Londres quemó casi todas las estructuras de madera apretadas de la ciudad. El desastre destruyó cientos de miles de hogares y docenas de iglesias, lo que demuestra la necesidad de mejores métodos y equipos de extinción de incendios.

Un avance histórico fue la invención de los "gusanos chupadores", mangueras de cuero unidas a bombas accionadas manualmente. Luego vino el Windkessel, una cámara en el fondo de un vagón de madera que comprime aire para bombear agua continuamente a través de una manguera, creando un flujo constante.

Inspirándose en un camión de bomberos de 1725 que bombeaba agua a mayores distancias y velocidades más altas de lo que antes era posible, publican los autores en el American Journal of Physics analizó el efecto Windkessel de la cámara de presión para capturar la física detrás de esta tecnología duradera y ampliamente utilizada.

"Hay muchos problemas de física fascinantes escondidos a plena vista en libros y artículos escritos hace siglos", dijo el autor Trevor Lipscombe. "Recientemente hemos estado trabajando en la aplicación de la mecánica de fluidos elemental a los sistemas biológicos y nos encontramos con una descripción común en las revistas médicas:que el corazón actúa como un Windkessel. Eso plantea la pregunta de ¿qué es exactamente un Windkessel? Siguiendo el rastro , encontramos descripciones del dispositivo 'gusano chupador' de Lofting y, en el camión de bomberos de Newsham, una aplicación que salva vidas."

Para identificar qué factores son más influyentes en el efecto Windkessel, los autores compararon el estado inicial de la cámara, la velocidad a la que las brigadas de cubos podían verter agua (flujo volumétrico), el tiempo que tarda en aumentar la presión y los efectos sobre el flujo de salida. tarifa.

"Cuando se enfrenta al diseño de Lofting, o al camión de bomberos de Newsham, un físico quiere aclarar la ciencia básica involucrada, simplemente porque está ahí", dijo Lipscombe. "Es el placer de hacer física. Pero también hay un aspecto pedagógico. Nuestro artículo construye un modelo simple que muestra cómo funciona un camión de bomberos Newsham. En parte estamos respondiendo a la pregunta '¿cuándo usaré esto?' pregunta."

A continuación, los autores planean examinar el Windkessel fisiológico implicado en el sistema corazón-aorta.

"El conocimiento de la ley de Bernoulli, la ley de los gases ideales y la expansión isotérmica son los tres ingredientes que incorporamos a un modelo para explorar cómo funciona este dispositivo", dijo Lipscombe. "Pero si entendemos mejor este sistema, podríamos observar los parámetros que son importantes y ver cómo cambiarlos podría mejorar el dispositivo".

Más información: De gusanos chupadores a Windkessels:la física de un dispositivo de extinción de incendios de principios del siglo XVIII, American Journal of Physics (2024). DOI:10.1119/5.0147573

Información de la revista: Revista Estadounidense de Física

Proporcionado por el Instituto Americano de Física