Aujourd’hui, la technologie de la pression de l’eau est omniprésente, et toute personne qui prend une douche, arrose un jardin ou combat des incendies bénéficie de la technologie conçue pour l’exploiter. Aux XVIIe et XVIIIe siècles, cependant, un courant d'eau constant, non ponctué de chutes de pression, constitua une avancée majeure.

En 1666, alors que les brigades seaux constituaient la meilleure ligne de défense, le grand incendie de Londres a brûlé presque toutes les structures en bois étroitement serrées de la ville. La catastrophe a détruit des centaines de milliers de maisons et des dizaines d'églises, démontrant la nécessité de meilleures méthodes et équipements de lutte contre les incendies.

L'invention des « vers suceurs », des tuyaux en cuir fixés à des pompes à commande manuelle, a été une avancée marquante. Puis vint le Windkessel, une chambre située au fond d'un chariot en bois qui comprimait de l'air pour pomper de l'eau en continu à travers un tuyau, créant ainsi un flux constant.

Inspirés par un camion de pompiers de 1725 qui pompait de l'eau sur de plus grandes distances et à des vitesses plus élevées qu'auparavant, les auteurs publient dans l'American Journal of Physics. a analysé l'effet Windkessel de la chambre à pression pour capturer la physique derrière cette technologie durable et largement utilisée.

"De nombreux problèmes de physique fascinants se cachent à la vue de tous dans des livres et des articles écrits il y a des siècles", a déclaré l'auteur Trevor Lipscombe. "Récemment, nous avons travaillé sur l'application de la mécanique des fluides élémentaire aux systèmes biologiques et sommes tombés sur une description courante dans les revues médicales :le cœur agit comme un Windkessel. Cela soulève la question de savoir ce qu'est exactement un Windkessel ? , nous avons trouvé des descriptions du dispositif « ver suceur » de Lofting et, dans le camion de pompiers de Newsham, une application qui sauve des vies."

Pour identifier les facteurs les plus influents dans l'effet Windkessel, les auteurs ont comparé l'état initial de la chambre, la vitesse à laquelle les équipes de seaux pouvaient y verser de l'eau (afflux volumétrique), la durée pendant laquelle la pression s'accumule et les effets sur le débit de sortie. taux.

"Face au design de Lofting ou au camion de pompiers de Newsham, un physicien veut comprendre les données scientifiques fondamentales impliquées, simplement parce qu'elles sont là", a déclaré Lipscombe. "C'est la joie de faire de la physique. Mais il y a aussi un aspect pédagogique. Notre article construit un modèle simple qui montre comment fonctionne un camion de pompiers de Newsham. Nous répondons en partie à la question" quand vais-je utiliser ce truc ? question."

Ensuite, les auteurs prévoient d'examiner le Windkessel physiologique impliqué dans le système cœur-aorte.

"La connaissance de la loi de Bernoulli, de la loi des gaz parfaits et de l'expansion isotherme sont les trois ingrédients que nous avons intégrés à un modèle pour explorer le fonctionnement de cet appareil", a déclaré Lipscombe. "Mais si nous comprenons mieux ce système, nous pourrions examiner les paramètres importants et voir comment les modifier pourrait améliorer l'appareil."

Plus d'informations : Des vers suceurs aux éoliennes :la physique d'un dispositif de lutte contre les incendies du début du XVIIIe siècle, American Journal of Physics (2024). DOI :10.1119/5.0147573

Informations sur le journal : Journal américain de physique

Fourni par l'Institut américain de physique