Última actualizacón: 3 agosto 2017 a las 17:57
Aquellos que sigan este blog conocerán las tertulias literarias de ciencia, aunque ahora disponemos de una nueva sección llamada practicando donde cada quincena nos proponen una serie de experimentos prácticos con las suficientes indicaciones para que cualquiera con un poco de interés los pueda hacer.
En este caso, vamos a realizar la segunda práctica donde construiremos un ludión, también llamado ―bajo mi punto de vista, incorrectamente― el diablo o diablillo de Descartes.
Materiales:
- Una botella de plástico vacía (de litro y medio en nuestro caso)
- Un botecito de cristal
- Tuercas de distintos tamaños (que actuarán como “lastre”)
- Pegamento (dado que tiene que ser resistente al agua, yo recomendaría una silicona)
En primer lugar llenamos la botella de agua hasta el borde. Acto seguido tomaremos el vial de cristal y lo introduciremos boca abajo en la botella. Tenemos que comprobar si se hunde lo suficiente ya que, en caso contrario ―como sucede aquí― tendremos que colocar algo de “lastre” para que se hunda casi por completo. Como vemos en la siguiente imagen, he colocado dos lastres, una tuerca y una arandela de metal, que he pegado con una silicona especial para metal y cristal resistente al agua (he tenido que probar con varias tuercas ya que algunas, al ser demasiado pesadas, hacían que el tubo de cristal se fuera al fondo nada más introducirlo en la botella). Debemos recordar que los «lastres» que fijemos tienen que permitir el paso del agua al interior del tubo.
Una vez listo nuestro ludión, cerramos la botella con el tapón y podemos comenzar con el experimento:
Al apretar las paredes de la botella, la presión del agua en su interior aumenta (en estas condiciones, el agua se comporta como un fluido incompresible), el agua entra dentro del vial de cristal lo que provoca la compresión del aire de su interior (este aire es lo que contribuye a la flotabilidad del tubo, por lo que aprovechamos la gran compresibilidad del aire frente a la pequeña compresibilidad del agua para variar su peso). Esta presión comprime el aire contenido en el vial, con lo que varía el volumen de líquido desalojado, y por tanto, el empuje, con lo que el peso del tubo lo lleva al fondo de la botella.
Los principios de Pascal y de Arquímedes, así como la ley de Boyle para explicar el aumento de la presión que reduce el volumen del aire atrapado, nos permiten explicar el experimento:
- Principio o ley de Pascal: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible 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.
- Principio de Arquímedes: 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.
- Ley de Boyle: a temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce.
Un poco de historia
Como hemos apuntado al inicio, el nombre de este curioso experimento se relaciona con el filósofo y matemático René Descartes. Este instrumento lo empleaban los profesores de física para demostrar a sus alumnos algunas propiedades de los líquidos. Sin embargo, como vamos a ver, se llamaba ludione y fue un invento del sacerdote toscano Raffaello Magiotti (en las obras de Descartes no hay ninguna referencia a su supuesta invención, que le fue atribuida, al parecer, por D’Alembert al citarlo en su enciclopedia).
Magiotti, para evitar que «otros al agregar o cambiar algo quisieran hacérselo suyo», escribió un panfleto, casi imposible de encontrar hoy en día, titulado «Renitenza certissima dell’acqua alla compressione, dichiarata con vari scherzi in occasione di altri problemi curiosi (1648)». Para aquel curioso interesado en leer este librito, puede descargarlo aquí en formato PDF.
Raffaello Magiotti fue bautizado en Montevarchi el 5 de septiembre de 1597. Siendo todavía un adolescente se trasladó a Florencia por deseo de sus padres que querían que iniciase la carrera sacerdotal. Una vez en el seminario, además de estudiar teología,asistió a clases de geometría con Galileo Galilei.
En 1630, el cardenal Giulio Cesare Sacchetti se reunió con él y le pidió que lo acompañara a Roma como su secretario. Una vez allí, mientras trabajaba para el cardenal encontró la forma de estudiar con Benedetto Castelli.
Gracias al apoyo del cardenal Sacchetti y por recomendación de otro cardenal más importante, Leopoldo de Medici, Raffaello Magiotti fue invitado a participar en la llamada «conversación familiar del Papa», lo que le permitió frecuentar al Sumo Pontífice. En 1636 fue invitado a unirse al personal de la Biblioteca Vaticana como traductor, asumiendo el cargo de pleno derecho en 1637.
Un año después, tanto Galileo como Castelli trataron de convencerlo para que aceptase la cátedra de matemáticas en la Universidad de Pisa —a sugerencia del gran duque Fernando II— aunque prefirió permanecer en Roma. Nunca se arrepintió de esta decisión ya que en allí, junto con Nardi y Torricelli, formaron lo que se llamó “el triunvirato” de Galileo, una posición más prestigiosa que la de un simple “papel” académico.
Poco tiempo después entró en una crisis existencial de la que nunca se recuperó y que le llevó a abandonar todos sus estudios. Antes sin embargo, encontró el estímulo necesario para recoger todos sus estudios de hidráulica en el ensayo «Renitenza certissima dell’acqua alla compressione» (La resistencia del agua a la compresión) que fue publicado el 26 de julio 1648, donde además de probar su hipótesis, razona sobre los experimentos de algunas figuras de cristal que flotan en un cilindro lleno de agua y que a través de la mayor o menor compresión que se realice con un dedo sobre el orificio de dicho cilindro, lo hará bajar o subir en el fluido. En esta obra afirmó que dicha experiencia era suya, antes que cualquiera la concibiese o la pusiera en práctica.
PS. Tengo que agradecer a mi hermana la ayuda al traducir los textos en italiano.
