Meccanica dei fluidi - Liquidi
Diavolo di Cartesio (ludione)
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Diavolo di Cartesio
Diavolo di Cartesio
Apparecchi per l'esperienza detta del diavolo di Cartesio
Apparecchi per l'esperienza detta del diavolo di Cartesio
181867
183855
P.A.Nº //
187040
1925b4
Incompleto M
Integro
Funzionante D
Dimensioni
MATERIALI: vetro, spago, [lattice], acqua
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: Antecedente 1818
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina D
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Battelli A. - Cardani C. (1922) Vol. 1, pag. 369, fig. 236
Clerc A. (1885) pag. 174, fig. 236
Drion Ch. - Fernet E. (1877) pag. 68, fig. 236
Ganot A. (1861) pag. 66, fig. 236
Ganot A. (1883) pag. 71, fig. 236
Milani G. (1869) Vol. 2, pag. 63, fig. 236
Pinto L. (1892) pag. 160, fig. 236
sGravesande G. J. (1742) Vol. 2, pag. 616, fig. 236
Traversi A. M. (1822) Vol. 6, pag. 162, fig. 236
 

Il meccanismo fisico che sta alla base del galleggiamento o meno di un corpo solido in un liquido, cioè il principio di Archimede, è efficacemente sfruttato in questi due strumenti perfettamente identici, noti anche come "diavolo di Cartesio", per il fatto che il fenomeno che in essi si realizza lascia generalmente stupito l'osservatore cui è richiesto un po' di tempo per venirne a capo con una spiegazione plausibile. Anche in questo caso, come per il paradosso meccanico, il trucco c'è ma non si vede.

In uno qualsiasi dei due apparati in dotazione al Vecchio Gabinetto di Fisica del Liceo è sufficiente una piccola perturbazione del sistema per farlo passare dalla condizione di galleggiamento a quella di affondamento e viceversa. Se ne descrive qui di seguito come.

Ogni singolo appartato "diavolo di Cartesio" è composto generalmente di una provetta di vetro piena in parte di acqua e chiusa con una membrana elastica. Nel liquido è presente una figurina di smalto dalla forma di diavoletto sostenuta da una bolla di vetro contenente acqua e aria e galleggiante, in condizioni normali, sulla superficie del liquido. Le figurine degli strumenti del Liceo Foscarini non hanno questa bolla, perché lo stesso sistema di galleggiamento è direttamente ricavato entro la testa del diavoletto. Questi strumenti sono allora più sofisticati, con il risultato che il trucco risulta meglio celato. Ad ogni modo la modalità di funzionamento non cambia tra una soluzione e l'altra. Infatti sia in un caso che nell'altro la bolla ha nella sua parte inferiore una piccola apertura attraverso la quale l'acqua può entrare e uscire andando a comprimere o lasciando dilatare la sacca d'aria sovrastante. Il trucco sta tutto qui, dal momento che l'apparato è costruito in modo tale che sia sufficiente un piccolo aumento di peso della figurina, dovuto all'aumento della quantità d'acqua entro la bolla, per andare a fondo.

Se allora si esercita con un pollice una lieve pressione sulla membrana che chiude la provetta, si produce una compressione dell'aria sopra al pelo libero dell'acqua con conseguente aumento della pressione nell'acqua stessa. Per il principio di Pascal questa sovrapressione si trasmette inalterata in tutta la massa d'acqua e quindi anche entro la bolla di galleggiamento della figurina, con il risultato che la sacca d'aria si contrae lasciando spazio ad una piccola quantità d'acqua il cui contributo in peso è proprio quanto basta per rompere l'equilibrio presente nelle condizioni di galleggiamento tra la forza peso G e la spinta di sostentamento S, ora inferiore della prima. Il diavoletto va dunque a fondo. Togliendo il dito, la bolla d'aria si dilata scacciando via il volume d'acqua che prima era entrato a causa dell'aumento di pressione. Il peso G della figurina ritorna ad essere inferiore per intensità alla forza S di Archimede con il risultato che il diavoletto si trova nuovamente nelle condizioni fisiche per galleggiare.

interessante osservare che un meccanismo simile è utilizzato dai pesci per variare verticalmente entro un certo intervallo la loro profondità. Quest'organo idrostatico è la vescica natatoria. Il pesce varia il suo peso specifico grazie all'aumento o alla diminuzione del contenuto gassoso della vescica natatoria.