اليوم، أصبحت التكنولوجيا الهيدروليكية متاحة على نطاق واسع وتستفيد منها كل من يستحم، أو يسقي حديقة، أو يطفئ حريقًا. ومع ذلك، في القرنين السابع عشر والثامن عشر، كان التدفق المستمر للمياه دون اضطراب انخفاض الضغط بمثابة إنجاز كبير. في عام 1666، عندما كانت فرقة إطفاء الدلو لا تزال أفضل خط دفاع، دمر حريق لندن الكبير جميع المباني الخشبية الكثيفة في المدينة تقريبًا. ودمرت الكارثة مئات الآلاف من المنازل وعشرات الكنائس، مما سلط الضوء على الحاجة إلى وسائل ومعدات أفضل لمكافحة الحرائق.

ألهم محرك الإطفاء نيوشام عام 1725 المؤلف لدراسة تأثير ويندكسل، والتقاط الفيزياء وراء التقنية الدائمة لتدفق الماء الثابت تحت الضغط. حقوق الصورة: الصورة مقدمة من مؤسسة كولونيال ويليامزبرغ

ابتكار النار

كان التقدم التاريخي هو اختراع "الدودة الماصة للماء"، وهي عبارة عن أنبوب جلدي متصل بمضخة مياه تعمل يدويًا. في وقت لاحق جاءت Windkessel، وهي غرفة في الجزء السفلي من عربة خشبية تعمل على ضغط الهواء وضخ المياه بشكل مستمر من خلال خرطوم لإنشاء تدفق مستمر من الماء.

مستوحى من محرك إطفاء من عام 1725، نشر المؤلف مقالًا في المجلة الأمريكية للفيزياء التي نشرتها AIP Press، حيث قام بتحليل تأثير Windkessel في غرف الضغط لالتقاط الفيزياء وراء هذه التكنولوجيا الدائمة والمستخدمة على نطاق واسع.

قال المؤلف تريفور ليبسكومب: "هناك العديد من المسائل الفيزيائية الرائعة المخبأة في الكتب والأبحاث منذ قرون مضت! في الآونة الأخيرة، كنا ندرس كيفية تطبيق ميكانيكا الموائع الأساسية على الأنظمة البيولوجية، واكتشفنا طريقة جديدة في مجلة طبية. وصف شائع: القلب يشبه Windkessel، الأمر الذي يطرح السؤال: ما هو بالضبط Windkessel؟ باتباع المقدمة، وجدنا وصفًا لجهاز "الدودة الماصة للماء" الخاص بـ Loftin، ووجدنا تطبيقًا منقذًا للحياة في Newsham's شاحنة إطفاء."

الفيزياء ومعدات الإطفاء

لتحديد العوامل التي كان لها التأثير الأكبر على تأثير ويندكسل، قارن الباحثون الظروف الأولية للغرفة، ومعدل امتلاء أسطول الدلاء (تدفق الحجم)، وطول الفترة الزمنية لتراكم الضغط، والتأثير على معدل تدفق الإخراج.

قال ليبسكومب: "إن الفيزيائيين الذين ينظرون إلى تصميم لوفتين أو سيارة الإطفاء في نيوشام يريدون فرز العلوم الأساسية المعنية - فقط لأنها موجودة. هذا هو الجزء الممتع من الفيزياء. إنه أيضًا جانب من جوانب التدريس". "تبني ورقتنا البحثية نموذجًا بسيطًا يوضح كيفية عمل سيارة إطفاء نيوشام. لقد قطعنا شوطًا للإجابة على السؤال، "متى سأستخدم هذا الشيء؟""

بعد ذلك، يخطط المؤلفون لدراسة ويندكسل الفسيولوجي المشارك في نظام القلب والأبهر.

وقال ليبسكومب: "إن المعرفة بقانون برنولي وقانون الغاز المثالي والتمدد متساوي الحرارة كانت العناصر الثلاثة التي استخدمناها لبناء نموذج لاستكشاف كيفية عمل هذا الجهاز". "ولكن إذا تمكنا من فهم النظام بشكل أفضل، فيمكننا دراسة تلك المعلمات المهمة ونرى كيف سيؤدي تغييرها إلى تحسين الجهاز."

المصدر المجمع: ScitechDaily