如今，水压技术已得到广泛应用，淋浴、灌溉花园或灭火的每个人都能从中受益。然而，在 17 和 18 世纪，没有压力下降干扰的稳定水流是一项重大突破。1666 年，当水桶消防队还是最好的防线时，伦敦大火几乎烧毁了该市所有密集的木质建筑。这场灾难摧毁了数十万栋房屋和几十座教堂，表明需要更好的消防方法和设备。
1725 年的纽沙姆（Newsham）消防车激发了作者研究温德凯瑟尔效应的灵感，并捕捉到了压力下稳定水流这一经久不衰的技术背后的物理学原理。图片来源：图片由威廉斯堡殖民地基金会提供
消防创新
一个里程碑式的进步是发明了"吸水蠕虫"，即连接在手动水泵上的皮管。后来又出现了 Windkessel，它是木制马车底部的一个舱室，可以压缩空气，通过软管持续抽水，形成稳定的水流。
受 1725 年一台消防车的启发，作者在 AIP 出版社出版的《美国物理学报》上发表文章，分析了压力室的 Windkessel 效应，以捕捉这项广泛应用、经久不衰的技术背后的物理学原理。
作者特雷弗-利普斯科姆（Trevor Lipscombe）说："在几个世纪前的书籍和论文中，隐藏着许多引人入胜的物理问题！最近，我们一直在研究如何将基本流体力学应用于生物系统，并在医学期刊上发现了一个常见的描述：心脏就像一个Windkessel，这就引出了一个问题：Windkessel 究竟是什么？顺藤摸瓜，我们找到了关于洛夫廷的'吸水蠕虫'装置的描述，并在纽沙姆的消防车中发现了一种救生应用。"
物理学和消防设备
为了确定哪些因素对温德凯瑟尔效应影响最大，作者比较了试验室的初始状态、水桶队的注水速度（容积流入量）、压力形成的时间长度以及对输出流量的影响。
利普斯科姆说："面对洛夫廷的设计或纽沙姆的消防车，物理学家想要理清其中涉及的基础科学--仅仅因为它就在那里。这是物理学的乐趣所在。同时，这也是教学的一个方面。我们的文章建立了一个简单的模型，展示了纽沙姆消防车是如何工作的。我们在一定程度上回答了'我什么时候会用到这些东西'的问题"。
接下来，作者计划研究心脏-主动脉系统中涉及的生理 Windkessel。
"伯努利定律、理想气体定律和等温膨胀的知识是我们建立模型来探索这个装置如何工作的三个要素，"利普斯科姆说。"但是，如果我们能更好地理解这个系统，我们就可以研究那些重要的参数，看看改变这些参数会如何改进这个装置"。
编译来源：ScitechDaily