EL DIABLILLO DE DESCARTES

El llamado ludión o diablillo de Descartes es un antiguo juguete que consiste en un muñeco que flota en la parte superior de un frasco lleno de agua,  pero que se hunde al comprimir el líquido del frasco. Si se controla con finura la compresión se consigue incluso dejarlo en equilibrio a media altura en el frasco.

   El siguiente vídeo cuenta cómo se construye y lo muestra en acción. 

   ¿Te animas a construir uno y a traerlo a clase?

   ¿Por qué funciona? ¿Cómo se explica?

MÚSICA.- Concierto en RE para viola y orquesta de Satmitz. Interpretan: Carlota (alumna, viola) y Chus (profesora, piano), del Conservatorio Joaquín Turina de Madrid.
VÍDEO, FOTOS, DIBUJOS Y TEXTO.- Carlos González Blanco, salvo el dibujo antiguo que procede de Internet, e ignoro si tiene derechos de autor.

JULIETA DIO CON LA EXPLICACIÓN:
   JULIETA.- Yo creo que al apretar la botella, la burbuja de aire que hay en el capuchón se comprime, es decir, que su densidad aumenta (creo). Se comprime hasta tener una densidad mayor que la del agua, y por eso no flota. Cuando se suelta, el aire vuelve a tener el volumen inicial, y su densidad es menor que la del agua. Por eso flota.
   EL JEFE.- Julieta, lo estás haciendo fenomenal y lo has expresado muy bien. ¿Lo has redactado tú solita? Falta explicar con más rigor por qué aumenta la densidad. Prueba a razonar preguntándote a ti misma:
1) Al apretar, la masa del diablillo ¿aumenta, disminuye o no cambia?
2) Al apretar, el volumen del diablillo ¿aumenta, disminuye o no cambia?
3) Entonces, ¿la densidad aumenta, disminuye o no cambia al apretar?
   JULIETA.- Contesto a las preguntas:
1) Al apretar, la masa del diablillo no cambia.
2) Al apretar, el volumen disminuye.
3) La densidad aumenta. (No estaba segura, así que lo miré en la Wikipedia y encontré esta frase: "Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.".)
   EL JEFE.- Esa frase de la Wikipedia es cierta, pero... ¡no la necesitas! Tienes d = m/V. Si m no cambia y V disminuye, entonces d aumenta. Así de sencillo, ¿o no? Si en una división disminuyes el divisor, el cociente aumenta.

Julieta: te has ganado medio punto a sumar a tu nota de la primera evaluación.

   RESUMIENDO:

Al apretar la botella, la burbuja de aire que hay en el capuchón se comprime, y la densidad del diablillo aumenta. Si se aprieta lo bastante, la densidad del diablillo se hace mayor que la del agua, y entonces, ya no flota, se hunde. Cuando se suelta la botella, la burbuja de aire recupera su volumen inicial, la densidad del diablillo vuelve a ser menor que la del agua y el diablillo flota de nuevo. ¿Por qué aumenta la densidad del diablillo al apretar? Al apretar, la masa del diablillo no cambia, pero su volumen disminuye porque la burbuja se comprime. Si en el cociente d = m/V se mantiene m igual pero se disminuye V, entonces d aumenta.

   ANA ENCONTRÓ EN INTERNET ESTA EXPLICACIÓN:
   ANA.- La explicación teórica de la experiencia del diablillo de Descartes es, en realidad, muy sencilla. Se basa en dos de los principios más importantes de la hidrostática, los llamados principio de Arquímedes y principio de Pascal. Dichos principios rezan tal que así:
Principio de Arquímedes.- Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascensional (conocida como empuje), de valor igual al peso del fluido que desaloja, dirigida hacia arriba y aplicada sobre el centro de masas del cuerpo. 
Principio de Pascal.- El incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible, contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.
   También vienen más cosas sobre es el experimento y con croquis y todo en este enlace.
   EL JEFE.-Todo lo que dices está bien, Ana, has encontrado en Internet una buena explicación. En todo caso, nuestro objetivo era explicar el funcionamiento del ludión con sólo lo que sabemos de clase de este curso, o sea, sin usar los principios de Pascal ni de Arquímedes.

 Ana: te has ganado un cuarto de punto a sumar a tu nota de la primera evaluación.

   HAN FABRICADO UN LUDIÓN:

— De izquierda a derecha, Álex, Cristina, Aurora, Pedro y Jaime —
Los cinco habéis ganado cada uno un cuarto de punto a sumar a la nota de la primera evaluación.