BuzoDescartes

Buzo de Descartes
(Cartesian diver)
J. G¨
u´
emez
Departamento de F´ısica Aplicada,
Universidad de Cantabria.
23 de noviembre de 2004

Resumen
Se presenta un modelo del buzo de Descartes (Cartesian diver).
El modelo te´orico que se desarrolla, basado en el principio de Arquimedes, el principio de Pascal y la ley de Boyle, indica que para
cada buzo existe una profundidad de no retorno, por debajode la
cual se hunde y ya no vuelve a la superficie. Los resultados experimentales confirman la existencia de dicha profundidad l´ımite. El
potencial en el que se mueve el buzo, obtenido aplicando las leyes
de Newton, es el de una ‘cat´astrofe en pliegue’.

Introducci´
on hist´
orica
En su libro Los Principios de la Filosof´ıa, Ren´e Descartes expone
siete reglas para explicar los movimientos delos cuerpos1 . En su cuarta
regla expone:
Si el cuerpo C fuera de dimensiones superiores al cuerpo B, por
peque˜
na que fuera la diferencia, y si el cuerpo C se encontrara en
reposo absoluto (es decir, si el cuerpo C no solo careciera de todo
movimiento aparente, sino que tambi´en el cuerpo C no estuviera
rodeado de aire, ni de cualesquiera otros cuerpos l´ıquidos, los cuales
disponen los cuerposduros que circundan de modo tal que facilitan
su desplazamiento) sea cual fuere la velocidad con la que el cuerpo
B pudiera alcanzar a C, nunca tendr´ıa fuerza para poner el cuerpo
C en movimiento.

Un poco m´as adelante, par´agrafo 56, escribe:
1

Ren´e Descartes, Los Principios de la Filosof´ıa, Alianza Editorial AU 825, Madrid
1995

1

Las part´ıculas que integran los cuerpos fluidos se muevenen cualesquiera direcciones con igual fuerza; asimismo, la menor fuerza
basta para mover los cuerpos duros situados en un fluido.

Este argumento parece ir en contra de su cuarta regla y cuando investiga c´omo se mueven los cuerpos a trav´es del agua, le parece que
pueden hacerlo porque las partes del l´ıquido les abren camino prontamente. Pero le faltaba explicar c´omo se doblegaba la tendenciainercial
del cuerpo a seguir en su estado de reposo2 .

Figura 1: Modelo de ludi´
on o buzo de Descartes de la Universidad de
Oporto (Portugal), en el que la presi´on se regula con la ayuda de un
tornillo. Grabado de un ludi´on en el que la presi´on se regula con la
ayuda de una piel flexible.
El buzo de Descartes (Cartesian diver en la literatura en ingl´es, posiblemente llamado as´ı debido a quepone de manifiesto c´omo una peque˜
na
fuerza es capaz de producir un gran desplazamiento en un cuerpo que
flota) es un dispositivo f´ısico que ya aparece en los gabinetes de F´ısica
del siglo XVIII y que se utilizaba en demostraciones en p´
ublico.
2

William R. Shea, La Magia de los N´
umeros y el Movimiento. La Carrera Cient´ıfica
de Descartes, Alianza Editorial AU 746, Madrid 1991

2

Figura2: Experimento sencillo del buzo de Descartes. Como buzo se
utiliza el tubito hueco de vidrio y la pera de caucho de un frasco de
colirio (un cuentagotas). La profundidad del tap´on de la botella puede
regularse. Cuando el tap´
on desciende lo suficiente, el buzo se hunde
hasta el fondo. Cuando se afloja de nuevo el tap´on, el buzo vuelve a la
superficie (aunque no siempre).
Un buzo de Descartesconsta esencialmente de un peque˜
no tubo,
abierto por su parte inferior, que flota en el interior de una botella casi
llena de agua y cerrada por un tap´on. Si la botella es r´ıgida, el tap´on
debe poder desplazarse y si la botella es de paredes flexibles, el tap´on
puede estar fijo. En la Fig. 2 se muestra una experiencia t´ıpica con el
buzo de Descartes. En el estado inicial, el buzo flota.Cuando el tap´on
es introducido ligeramente en el cuello de la botella, sin dejar escapar
el aire atrapado, el buzo se hunde llegando al fondo de la botella. Si
el tap´on vuelve a extraerse, el buzo retorna a la superficie. El mismo
comportamiento se obtiene si se deja fijo el tap´on en su posici´on inicial
y se aprietan las paredes de la botella. Cuando se dejan de apretar, el
buzo vuelve a la...