Diablillo De Descartes

INTRODUCCIÓN

En este experimento se demostrara de una forma sencilla el funcionamiento de los principios más conocidos de la hidrostática que atreves del diablillo de Descartes el cual el físico experimental logro que vean en funcionamiento principio de Arquímedes y Pascal combinados

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI).

El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

OBJETIVOS

• Comprobar experimentalmente que el agua transmite la presión ejercida sobre ella a todos los puntos de su interior.

• Fabricar un buzo de juguete que se hunda y flote a voluntad según el Principio de Arquímedes y el principio de Pascal.

MARCO TEORICO

La explicación teórica de la experiencia del diablillo de Descartes es, en realidad, muy sencilla. Se basa en dos de los principios más conocidos de la hidrostática, conocidos como principios de Arquímedes y 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.

Figura 1.

En la situación inicial, donde no estamos aplicando presión sobre la botella (ver figura 1) el diablillo contiene, prácticamente en su totalidad, únicamente aire. La densidad del aire es, aproximadamente de 1,3 g/l. El agua es algo menos de mil veces más densa, 1000 g/l. Por lo tanto, dado que el aire es mucho menos denso que el agua, el peso del diablillo, es en esta situación menor que el peso del agua desalojada. Por lo tanto, el empuje de Arquímedes es capaz de vencer completamente el peso del diablillo, por lo que lo vemos flotar. De hecho, normalmente la flotabilidad del diablillo en estas circunstancias es tan grande que tiende a pegarse al tapón de la botella. Si la destapamos con cuidado, observaremos que la tendencia natural del diablillo es a flotar con una fracción de masa por encima de la superficie, tal y como sucede con las embarcaciones.

En el cuello del diablillo se crea una superficie de contacto entre el agua de la botella con el aire de su interior. Si se ha llenado correctamente la botella, esta es la única interfaz de aire-agua que contiene la botella.

Sin embargo, al apretar firmemente los laterales de la botella (ver figura 2), estamos sometiendo el contenido a presión extra, que debido al principio de Pascal es transmitida a todas las partes del fluido instantáneamente. Dicha presión no es capaz de comprimir el agua, ya que esta es a efectos prácticos incompresible.

Figura 2.

En particular, la presión ejercida se transmite a la interfaz aire-agua dentro del diablillo, y al aire dentro de este. Debido a que el aire si es muy compresible, este reduce su volumen en gran medida. La reducción del volumen del aire se compensa con la entrada de nueva agua dentro del diablillo.

Por tanto, ahora en el interior del diablillo tenemos la misma masa de aire, pero mucha más

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