PRACTICA - BUZO CARTESIANO

OBJETIVO

Construir el buzo cartesiano, hacer pruebas con éste, predecir y observar que sucede con el buzo, finalmente determinar que provoca tal comportamiento.

MARCO TEÓRICO

Hace cientos de años que los científicos conocen el juguete “Buzo Cartesiano”. La primera descripción escrita de este juguete fue realizada en 1648 por Raféalo Maggiotti, un alumno de Galileo. Se cree que Cartesiano es un término que proviene del apellido de René Descartes, un científico, matemático y filósofo francés. Descartes es famoso por su frase: “Pienso, luego existo”.

El objeto que hay en su interior flota inicialmente, sin embargo, al presionar las paredes de la botella de plástico desciende y se hunde. Al dejar de presionar vuelve a subir y a flotar.

Es posible controlar completamente el movimiento del buzo (incluso dejarlo en ingravidez a la altura deseada) controlando la presión que se ejerce sobre la botella. Al presionar las paredes de la botella, la cámara de aire del buzo se comprime, reduciendo su volumen, por lo que el diablillo desciende (Principio de Arquímedes: la densidad media del conjunto buzo+agua+aire aumenta hasta superar la densidad del agua, reduciéndose la fuerza de empuje respecto al peso). La vejiga natatoria de los peces y el control de profundidad de los submarinos funcionan de manera análoga.

Por otro lado, no importa dónde se ejerza la presión. En definitiva, como establece el Principio de Pascal, la presión se transmite por igual a todas las partes del líquido (presión hidrostática) y provoca la reducción de la cámara de aire del buzo. De hecho, en la versión tradicional, la presión se ejerce desde arriba con un émbolo o membrana. Es posible colocar la botella horizontalmente, con lo que el buzo queda vertical, y presionar: también en este caso se hunde aunque el recorrido posible es menor.

PREDICCIÓN DE LOS RESULTADOS

1. La burbuja dentro de la tapa iba a tender a salirse, volcando la misma.

2. La tapa iba descender un poco por la presión ejercida lateralmente.

DESARROLLO

1. Armar una pelotita del tamaño de una canica aprox. con un poco de plastilina.

2. Cortar un poco la “patita” de la tapa, a modo que quede a 1cm de la orilla de la tapa.

3. Coloca la arcilla en el extremo de la “patita” de la tapa del bolígrafo.

4. Llenar un recipiente con agua (en nuestro caso un vaso de pp.), esto para calcular el peso ideal de la plastilina para que no se hunda sin ejercer presión y que flote ligeramente debajo del nivel del agua. Este experimento funcionará siempre y cuando la cantidad de plastilina sea la correcta.

5. Llenar con agua el envase hasta el inicio del cuello del mismo.

6. Introducir suavemente el "buzo" dentro del envase con agua de manera que la tapa permanezca llena de aire.

7. Llenar la botella de plástico hasta que rebose, esto con el fin de que solo haya aire dentro de la tapa de bolígrafo, una vez cerciorado esto cerrar el envase fuertemente para evitar el ingreso de aire.

8. Presionar la botella por los lados y ver qué sucede con el buzo.

RESULTADOS

Se acertó en una de las dos predicciones previamente echas, a continuación se muestra gráficamente lo obtenido:

Fig. 1. Posición inicial del buzo, antes de ejercer presión lateralmente sobre la botella.

Fig. 2. Ejerciendo un poco de fuerza sobre el envase.

Fig. 3. Ejerciendo una presión moderada sobre la botella, y se observa el buzo a mitad de la misma.

Fig. 4. Aquí se muestra el buzo hasta el fondo del envase, esto ejerciendo la presión máxima

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