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:
- Aggiungere un po' di peso al contenitore cavo.
- 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.
- Riempire la bottiglia di plastica con acqua quasi fino all'orlo.
- Inserire il contenitore cavo nella bottiglia.
- 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.