Tegenwoordig is hydraulische technologie overal verkrijgbaar en komt iedereen ten goede die een douche neemt, een tuin besproeit of een brand blust. In de 17e en 18e eeuw was een gestage waterstroom zonder verstoring van drukval echter een grote doorbraak. In 1666, toen de emmerbrandweer nog steeds de beste verdedigingslinie was, verwoestte de Grote Brand van Londen bijna alle dichte houten gebouwen van de stad. De ramp verwoestte honderdduizenden huizen en tientallen kerken, wat de noodzaak van betere brandbestrijdingsmethoden en -uitrusting onderstreepte.

De Newsham-brandweerwagen uit 1725 inspireerde de auteur om het Windkessel-effect te bestuderen, waarbij hij de fysica achter de duurzame techniek van een gestage waterstroom onder druk vastlegde. Fotocredit: afbeelding met dank aan de Colonial Williamsburg Foundation

Brand innovatie

Een mijlpaal was de uitvinding van de ‘waterzuigende worm’, een leren buis die aan een met de hand bediende waterpomp was bevestigd. Later kwam de Windkessel, een kamer in de bodem van een houten wagen die lucht comprimeerde en continu water door een slang pompte om een ​​gestage waterstroom te creëren.

Geïnspireerd door een brandweerwagen uit 1725 publiceerde de auteur een artikel in het American Journal of Physics uitgegeven door AIP Press, waarin hij het Windkessel-effect in drukkamers analyseerde om de fysica achter deze veelgebruikte en duurzame technologie vast te leggen.

Auteur Trevor Lipscombe zei: "Er zijn veel fascinerende natuurkundige problemen verborgen in boeken en artikelen van eeuwen geleden! Onlangs hebben we bestudeerd hoe we de fundamentele vloeistofmechanica kunnen toepassen op biologische systemen, en hebben we een nieuwe methode ontdekt in een medisch tijdschrift. Een veel voorkomende beschrijving: het hart lijkt op een Windkessel, wat de vraag oproept: wat is een Windkessel precies? Na het voorbeeld vonden we een beschrijving van Loftins 'waterzuigende worm'-apparaat en vonden we een levensreddende toepassing in Newsham's vuur vrachtwagen."

Natuurkunde en brandweeruitrusting

Om te bepalen welke factoren de grootste invloed hadden op het Windkessel-effect, vergeleken de auteurs de beginomstandigheden van de kamer, de snelheid waarmee de emmervloot werd gevuld (volume-instroom), de tijdsduur voor drukopbouw en het effect op het uitgangsdebiet.

"Natuurkundigen die naar het ontwerp van Loftin of de brandweerwagen van Newsham kijken, willen de fundamentele wetenschap uitzoeken - gewoon omdat die er is. Dat is het leuke deel van de natuurkunde. Het is ook een aspect van lesgeven," zei Lipscomb. "Ons artikel bouwt een eenvoudig model op dat laat zien hoe een Newsham-brandweerwagen werkt. We gaan enigszins in op het beantwoorden van de vraag: 'Wanneer ga ik dit ding gebruiken?'"

Vervolgens zijn de auteurs van plan de fysiologische Windkessel te bestuderen die betrokken is bij het cardio-aortasysteem.

"Kennis van de wet van Bernoulli, de ideale gaswet en isotherme expansie waren de drie elementen die we gebruikten om een ​​model te bouwen om te onderzoeken hoe dit apparaat werkt," zei Lipscomb. "Maar als we het systeem beter kunnen begrijpen, kunnen we die belangrijke parameters bestuderen en zien hoe het veranderen ervan het apparaat zal verbeteren."

Samengestelde bron: ScitechDaily