Ludion

Planteamiento del Problema: ¿Qué principios de Física explican el funcionamiento de un diablillo de Descartes?

Resumen: En esta práctica investigamos sobre los principio de Arquímedes y Pascal para poder realizar el Ludión.

Objetivo: diseñar y explicar el funcionamiento de un Ludión.

Marco Teórico:
Hidráulica: Es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite, como modo detransmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presión de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidráulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro.

Hidrostática: La Hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos líquidos enreposo. Entendemos por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases. Éstos se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto, adoptar la del recipiente que los contiene. Por otra parte, los líquidos (difícilmente compresibles) poseen volumen propio mientras que los gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del recipiente quelos contiene.

Principio de Arquímedes:
En el siglo III a.c., el gran filósofo, matemático y físico griego Arquímedes, al realizar cuidadosos experimentos descubrió la manera de calcular el empuje ascendente que actúa sobre los cuerpos sumergidos en líquidos. Sus conclusiones fueron expresadas en un enunciado que recibe el nombre de Principio de Arquímedes y cuyo texto es:
"Todo cuerposumergido en un líquido recibe un empuje vertical hacia arriba, igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo."

Principio de Pascal:
Sabemos que un líquido produce una presión hidrostática debido a su peso, pero si el líquido se encierra herméticamente dentro de un recipiente puede aplicarse otra presión utilizando un émbolo; dicha presión se transmitirá íntegramente a todos los puntos dellíquido. Ésto se explica si recordamos que los líquidos, a diferencia de los gases y sólidos, son prácticamente incompresibles.
Esta observación fue hecha por el físico francés Blaise Pascal(1623-1662), quién enunció el siguiente principio; "Toda presión que se ejerce en un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes delrecipiente que las contiene."

Material y sustancias:
Ludión funcionando
Practica completa.
Botella de plástico
Envase de vidrio de perfume
Alambre de cobre
Pinzas
Agua

Procedimiento:
Llenar completamente la botella de agua.
Introducir el diablillo sin agua (únicamente con aire) o con un máximo de 10% de agua; hacia abajo y procurando que no se introduzca agua en el diablillo.
Si se lemete agua al diablillo enrollar el alambre de cobre con la ayuda de las pinzas en la boca del diablillo.
Cerrar la botella con el tapón original ya con el diablillo dentro.
Presionar los costados de la botella con las manos para que el diablillo descienda.

Hipótesis:
Si presionamos las paredes de la botella, entonces el volumen del aire disminuirá en el contenido del interior del envase devidrio porque la presión se distribuye de igual forma en todos los puntos de la botella (sistema).

Resultados:
Después de haber realizado el experimento pudimos comprobar que los principios de Arquímedes y Pascal son correctos.
El diablillo sube cuando no se le ejerce la presión a la botella.
El diablillo desciende cuando se le ejerce presión a la botella.

Análisis de resultados:
Alpresionar la botella se puede observar como disminuye el volumen de aire contenido en el interior del diablillo. Al dejar de presionar, el aire recupera su volumen original. Esto es consecuencia del principio de Pascal : Un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
Antes de presionar la botella, el diablillo flota debido al peso que...