El ludión o diablillo de Descartes

El ludión o diablillo de Descartes fue inventado por Raffaelo Magiotti, científico italiano del siglo XVII y discípulo de Galileo. Se trata de un juguete fascinante, de ahí que se denomine ludión (de lúdico). Lo que no está tan claro es por qué lleva el nombre del filósofo y científico francés René Descartes. Quizás sea porque invita al razonamiento.

Materiales:

  • Botella de plástico con boca ancha y tapón.
  • Goma elástica.
  • Unos pocos clips.
  • Cualquier recipiente abierto por un extremo y que quepa por la boca de la botella. Lo llamaremos diablillo. Ejemplos: Una pajita para beber, una ampolla de suero fisiológico, la tapa de un bolígrafo, envase de colorante alimentario o de aromas de repostería… Además sería estupendo que fuera trasnparente para poder observar lo que ocurre en su interior.
Objetos candidatos a diablillo

Todos estos objetos funcionan muy bien.

  • Agua.
  • Un vaso o un cubo lleno de agua.

Procedimiento:

  • Coloca una goma alrededor del diablillo (recipiente), cerca de su abertura. Si utilizas una tapa de bolígrafo,  además, tendrás que cubrir el agujero superior con cinta adhesiva.

Diablillos con goma

  • Ahora hay que calibrarlo para que flote en el agua en posición vertical y cumpliendo dos condiciones:
    • la abertura del recipiente debe apuntar hacia abajo y
    • solo una pequeña parte del diablillo debe estar situada fuera del agua.

Proceso de calibrado

  • Engancha unos cuantos clips a la goma elástica.

Diablillo con clips

  • Coloca en el diablillo en el agua del cubo, con la abertura hacia abajo. Recuerda que tienes que conseguir que flote de tal forma que prácticamente todo el diablillo quede sumergido en el agua. Añade o retira clips hasta que lo logres.
Calibrando diablillos

El diablillo verde ya está calibrado, está casi todo sumergido.

  • Una vez terminado el calibrado, llena de agua (casi por completo) la botella de plástico e introduce el diablillo con mucho cuidado. A continuación enrosca el tapón.
Colocando el diablillo dentro de la botella

¡Cuidado de que no se descoloquen los clips!

  • Aprieta la botella con las manos. Al ejercer presión el diablillo se hundirá y al dejar de presionar volverá a la superficie. ¿Por qué ocurre? Observa el agua que se hay en el interior del diablillo cuando se hunde y cuando asciende hacia la superficie, esto te dará una pista.
Probando

¡Funciona estupendamente!

Niveles de agua

Nivel de agua (marcado en rosa) dentro del diablillo sin apretar la botella (izquierda) y ejerciendo presión (derecha). Se observa que el nivel aumenta con la presión.

¿Qué ocurre?

Para poder explicar lo sucedido tenemos que recordar por qué unos cuerpos flotan y otros se hunden. Estos son algunos experimentos que hemos hecho sobre flotabilidad:

Flota o se hunde con frutas.

El huevo que flota en agua salada.

Lentejas bailarinas.

El que un objeto flote o se hunda en el agua depende de su densidad con respecto a la del agua. Si su densidad es mayor que la del agua se hundirá y si es menor flotará. Nuestro diablillo se hunde al apretar la botella porque, de alguna forma, su densidad aumenta y flota cuando no se ejerce presión porque su densidad disminuye.¿Cómo se explican estos cambios de densidad?

Tenemos que considerar que el recipiente que hemos usado para construir el diablillo de Descartes está hueco y lleno de aire. El aire es un gas y en los gases las moléculas están tan separadas que es muy fácil comprimirlos. Cuando el diablillo se introduce en el agua, el agua ejerce presión sobre el aire atrapado en su interior y lo comprime. Como consecuencia, una cantidad de agua entra en el diablillo. (Esto mismo sucedía cuando hicimos el experimento del papel que no se moja).

También hay que tener en cuenta que hemos calibrado el diablillo para que consiga flotar estando la mayor parte de su cuerpo sumergido en el agua. Es decir, el diablillo apenas flota. Su densidad es algo menor que la del agua, pero en estas condiciones, un pequeño aumento de densidad provocará su hundimiento.

Si el recipiente que has usado para construir el diablillo es transparente, habrás notado que al apretar la botella la cantidad de agua dentro del diablillo aumenta visiblemente. Este pequeño aporte de agua produce un incremento en la densidad del diablillo (recuerda que el agua es mucho más densa que el aire) lo suficientemente grande como para hundirlo.

Por el contrario, al dejar de apretar la botella el agua que había entrado en el diablillo sale al exterior, su densidad disminuye y el diablillo vuelve a flotar.

diagrama ludion diablillo de descartes

Apretando la botella entra más agua en el interior del diablillo y se hunde.

El que al apretar la botella aumente la cantidad de agua en el interior del diablillo se explica con el principio de Pascal. Según este principio, cuando se ejerce presión sobre un fluido incompresible contenido en un recipiente (en este caso el agua de la botella), esta presión se transmite por igual a todos los lugares del recipiente.

Así, la presión ejercida por nuestras manos llega hasta el aire encerrado en el diablillo. Esta presión añadida hace que el aire atrapado se comprima otro poco y que entre más agua en su interior. Cuando no se ejerce presión, el aire se expande y el agua es expulsada al exterior.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.



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