Kartezyen dalgıç - Cartesian diver

Yüzen ve batan gösteri (Kartezyen dalgıç). Tüp su ve hava ile doldurulur. Şişeye basıldığında, ilave su test tüpüne girer, böylece sistem tüp-su-havanın ortalama yoğunluğunu arttırır, negatif yüzdürme ile sonuçlanır ve tüp batar.
Dans Eden Kartezyen Şeytan
Lauscha , Thüringen Ormanı'ndan elle üflenmiş cam oyuncak
şişede

Bir Kartezyen dalgıç veya Kartezyen şeytan bir klasik bilim prensibini gösteren deney kaldırma kuvveti ( Arşimed 'prensibi) ve ideal gaz yasasını . Bu cihazın ilk yazılı açıklama ile sağlanır Raffaello Magiotti kitabında, Renitenza certissima dell'acqua alla compressione Bu almıştır 1648 yılında yayınlanan (sıkıştırma suyun Çok sağlam direnç) Rene Descartes oyuncak olarak o olduğu söylenir onun tarafından icat edilmiştir.

Prensip, genellikle "su dansçıları" veya "su şeytanları" olarak adlandırılan küçük oyuncaklar yapmak için kullanılır. Prensip aynıdır, ancak damlalık bunun yerine aynı özelliklere sahip dekoratif bir nesneyle değiştirilir; bu, örneğin üflemeli bir cam balon gibi, neredeyse nötr yüzdürme özelliğine sahip bir tüptür . Cam kabarcığın kuyruğuna bir bükülme verilirse, suyun cam kabarcığın içine ve dışına akışı dönme yaratır. Bu, oyuncağın batarken ve yükselirken dönmesine neden olur. Böyle bir oyuncağın bir örneği, burada gösterilen kırmızı "şeytan" dır. Cihaz ayrıca bir sıvının basıncını ölçmek için pratik bir kullanıma sahiptir .

Plastik dalgıçlar 1950'lerde Amerikan tahıl kutularında ücretli bir hediye olarak verildi ve Kellogg'un Frosted Flakes maskotu Tony the Tiger'dan sonra modellenen oyuncağın bir versiyonu olan "Dalış Tony" 1980'lerde piyasaya sürüldü.

deney açıklaması

Deney, içinde bir "dalgıç" olan büyük bir su dolu şişe gerektirir: bir ucu açık , neredeyse nötr olarak yüzer , ancak yine de yeterince yüzer olacak şekilde yeterli hava içeren bir damlalığa çok benzeyen küçük, sert bir tüp neredeyse tamamen batık iken üstte yüzer. İki alternatif "dalgıç" inşa edilebilir. Biri sızdırmaz, ancak esnek bir ampul ve diğeri, aşağıda yün iplikleri olan sızdırmaz bir cam ampul (el feneri eksi metal taban). Esnek olan azaltıcı hacmi sıkıştıracak ve katı cam olan değişmeyecek, ancak hava kabarcıkları liflerde tutulacak ve basınca maruz kalacak - dolayısıyla hacmi değiştirecektir.

"Dalış", daha büyük kabın esnek kısmı içe doğru bastırıldığında meydana gelir, daha büyük kabın içindeki basıncı arttırır ve "dalgıcın", yüzeye geri yükseldiğinde basınç serbest kalana kadar dibe batmasına neden olur. Kap, bir cam şişede olduğu gibi sert ise, şişeyi kapatan mantar içe doğru bastırılır veya dışarı doğru çekilir.

Oval bir şişenin içinde
Bir ters dalgıç
Bir çift eylem dalgıç

Dalgıçta onu pozitif bir şekilde yüzdürmeye yetecek kadar hava var . Bu nedenle dalgıç suyun yüzeyinde yüzer. Pascal yasasının bir sonucu olarak , hava geçirmez kabın sıkılması havanın basıncını arttırır, bunun bir kısmı hava geçirmez kabın bir "duvarını" oluşturan suya karşı uygulanan basınçtır. Bu su da dalgıcın içindeki hava kabarcığına ek basınç uygular; dalgıcın içindeki hava sıkıştırılabilir, ancak su sıkıştırılamaz bir sıvı olduğundan, havanın hacmi azalır, ancak suyun hacmi genişlemez, öyle ki dalgıcın dışındaki basınç a ) dalgıcın içindeki suyu daha da içe doğru zorlar ve b ) dalgıcın dışından dalgıcın içine su verir. Hava kabarcığı küçüldükten ve dalıcıya daha fazla su girdikten sonra, dalgıç kendi ağırlığından daha az bir su ağırlığı ile yer değiştirir , bu nedenle negatif yüzer hale gelir ve Arşimet ilkesine göre batar . Konteyner üzerindeki basınç bırakıldığında, hava tekrar genişler, yer değiştiren suyun ağırlığı artar ve dalgıç tekrar pozitif yüzer hale gelir ve yüzer.

Yer değiştiren suyun ağırlığı, dalgıcın ağırlığına tam olarak eşit olsaydı, ne yükselir ne de batardı, kabın ortasında yüzerdi; ancak, bu pratikte gerçekleşmez. Böyle bir durumun bir noktada var olduğunu varsayarsak, dalgıcın mevcut derinliğinden herhangi bir sapma, ne kadar küçük olursa olsun, dalgıçtaki balonun üzerine uygulanan basıncı, gemide üstündeki suyun ağırlığındaki değişiklik nedeniyle değiştirecektir. . Kararsız bir dengedir . Dalgıç yükselirse, en küçük miktarda bile olsa, balonun üzerindeki basınç azalacaktır, genişleyecektir, daha fazla su ile yer değiştirecek ve dalgıç daha pozitif bir şekilde yüzer hale gelecek ve daha da hızlı yükselecektir. Tersine, dalgıç en küçük miktarda düşerse, basınç artacak, kabarcık büzüşecek, ek su girecek, dalgıç daha az yüzecek ve sudan gelen basınç daha da yükseldikçe düşüş hızı hızlanacaktır. Bu pozitif güçlendirme, sistemdeki rastgele termal dalgalanmalardan dolayı bile dengeden herhangi bir sapmayı güçlendirecektir. Dalgıcın ya yüzeyde yüzmesine ya da dibe batmasına izin verecek bir dizi sabit uygulanan basınç mevcuttur, ancak sıvının gövdesi içinde uzun bir süre yüzmesini sağlamak, uygulanan basıncın sürekli manipülasyonunu gerektirecektir.

Oval bir plastik şişenin içindeki dalgıçlar yeni ilginç özellikler kazanıyor. Nitekim oval bir şişe sıkıştırıldığında hacmi artabilir ve bu olursa boğulan dalgıç yükselebilir.

Notlar

Dış bağlantılar