Cartesische Duiker

Cartesische duiker

Op zoek naar een leuke demo voor de Wet van Archimedes kwam ik deze duiker tegen. De Cartesische Duiker is vernoemd naar René Descartes (filosoof en wiskundige) en demonstreert de Wet van Archimedes en de Algemene Gaswet.

Hieronder een beknopte uitleg:

In de volledig met water gevulde fles zitten twee “duikertjes”. Het zijn de ballonnetjes van plastic pasteurse pipetjes verzwaard met een moer en ander oud ijzer. Tevens gemarkeerd met een gekleurde tie-wrap. Ze zijn deels gevuld met water en grotendeels gevuld met lucht. Ze drijven! Volgens de wet van Archimedes is het gewicht van de duiker gelijk aan het gewicht van het verplaatste volume water. De duikertjes zijn precies zó zwaar dat ze blijven drijven en niet zinken.

Volgens de Algemene Gaswet (Boyle en Gay-Lussac) is de druk en het volume van het gas (dat in de ballonnetjes zit), omgekeerd evenredig. Dat wil zeggen, als de druk toeneemt dat het volume evenveel afneemt. En de wet zegt ook dat bij toenemende temperatuur het volume toeneemt, deze zijn dus rechtevenredig. Voor nu is vooral druk vs. volume belangrijk.

Wanneer ik de druk laat toenemen (knijpen in de fles) zal de lucht worden samengedrukt. Vloeistof is niet samenpersbaar, gas wel.

De gele duiker:
Deze is open aan de onderkant. Wanneer ik in de fles knijp, neemt de druk toe en zal de lucht in het ballonnetje een kleiner volume innemen. Er wordt op dat moment wat water naar binnen gezogen. Het duikertje wordt iets zwaarder en zal zinken.

De rode duiker:
Deze is gesloten aan de onderkant. Er kan geen water of gas in en uit. Wanneer ik in de fles knijp, neemt de druk toe en zal de lucht in het ballonnetje een kleiner volume innemen. De ballon deukt stevig in. Hierdoor wordt het duikertje relatief zwaarder, het volume wordt kleiner en het gewicht blijft gelijk. Oftewel; de soortelijke massa veranderd. De opwaartste kracht is niet meer voldoende om het drijvend te houden. Het duikertje zinkt.

Bij het loslaten van de fles (de verhoogde druk valt weg) zullen de duikertjes weer opstijgen.

Na het lezen over de Cartesische Duiker ben ik direct in huis op zoek gegaan naar spul om het zelf te maken. Zie hieronder het resultaat getoond in Instagram.

Cartesian Divers Yellow is open, Red is closed #physics #Archimedes #Boyle en Gay-Lussac

A video posted by Esther Doorn (@essie_75) on