Cos'è diavoletto di cartesio?

Diavoletto di Cartesio

Il diavoletto di Cartesio è un classico esperimento di fisica che illustra i principi di galleggiamento, pressione e la legge di Boyle. Consiste in un contenitore trasparente (tipicamente una bottiglia di plastica) pieno d'acqua, all'interno del quale galleggia un piccolo oggetto cavo parzialmente riempito d'aria, detto "diavoletto".

Come funziona:

  • Il diavoletto è progettato per essere quasi neutro rispetto alla spinta idrostatica. Galleggia a malapena, con solo una piccola porzione fuori dall'acqua.
  • Quando si esercita pressione sulla bottiglia, la pressione all'interno dell'acqua aumenta.
  • Questo aumento di pressione comprime l'aria intrappolata all'interno del diavoletto, riducendone il volume.
  • Poiché il volume del diavoletto diminuisce, diminuisce anche la spinta di Archimede che lo sostiene.
  • Se la spinta di Archimede diventa minore del peso del diavoletto, questo affonda.
  • Quando si rilascia la pressione, l'aria si espande, la spinta aumenta e il diavoletto risale.

Materiali necessari:

  • Una bottiglia di plastica trasparente con tappo
  • Acqua
  • Un piccolo contenitore cavo (es. pipetta di plastica, tappo di penna, piccolo flaconcino)
  • Peso (es. dado, bullone) per regolare la galleggiabilità del contenitore cavo

Costruzione:

  1. Aggiungere un po' di peso al contenitore cavo.
  2. Riempire parzialmente il contenitore cavo con acqua, in modo che galleggi a malapena in un recipiente d'acqua separato. L'obiettivo è che galleggi con solo una piccola parte sopra la superficie.
  3. Riempire la bottiglia di plastica con acqua quasi fino all'orlo.
  4. Inserire il contenitore cavo nella bottiglia.
  5. Chiudere bene la bottiglia con il tappo.

Osservazioni:

  • La sensibilità del diavoletto (quanto facilmente affonda o risale) dipende dalla quantità d'aria intrappolata e dalla sua densità.
  • Si può regolare la quantità d'acqua nel diavoletto per calibrare l'esperimento.

Applicazioni:

Oltre ad essere un divertente esperimento didattico, il diavoletto di Cartesio illustra i principi fisici alla base di:

  • Sottomarini: Il controllo della galleggiabilità avviene tramite il riempimento e lo svuotamento di compartimenti (ballast) con acqua.
  • Pesci con vescica natatoria: Regolano la quantità di gas nella vescica natatoria per controllare la loro galleggiabilità.