Войти
Воспроизвести медиа Демонстрация плавания и погружения (декартовский дайвер). Трубка заполнена водой и воздухом. При нажатии на бутылку дополнительная вода попадает в пробирку, таким образом увеличивая среднюю плотность системы трубка-вода-воздух, что приводит к отрицательной плавучести, и трубка опускается. Танцующий декартовский дьявол 
Игрушка из выдувного стекла ручной работы из Лауша, Тюрингенский лес 
Воспроизвести медиа В бутылке A Декартов дайвер или Дьявол Декарта - это классическая наука эксперимент, демонстрирующий принцип плавучести (принцип Архимеда ) и закон идеального газа. Первое письменное описание этого устройства дано Рафаэлло Маджотти в его книге Renitenza certissima dell'acqua alla compresse (Очень устойчивое сопротивление воды сжатию), опубликованной в 1648 году. Оно названо в честь Рене. Декарт как игрушку, как говорят, был изобретен им.
Этот принцип используется для изготовления маленьких игрушек, часто называемых «водными танцорами» или «водяными дьяволами». Принцип тот же, но вместо этого пипетка заменяется декоративным предметом с такими же свойствами, которым является трубка с почти нейтральной плавучестью, например, выдувное стекло пузырь. Если повернуть хвостовую часть стеклянного пузыря, поток воды в стеклянный пузырь и из него создаст вращение. Это заставляет игрушку вращаться, когда она опускается и поднимается. Пример такой игрушки - изображенный здесь красный «дьявол». Устройство также имеет практическое применение для измерения давления жидкости.
Пластиковые водолазы раздавались в американских коробках из-под хлопьев в качестве платных подарков в 1950-х годах, и «Diving Tony» Версия игрушки, созданная по образцу талисмана Келлогга Frosted Flakes Tony the Tiger, была выпущена в 1980-х годах.
Для эксперимента требуется большая бутылка, наполненная водой, внутри которой находится «ныряльщик»: маленькая жесткая трубка, открытая с одного конца, очень похожая на пипетка с достаточным количеством воздуха, чтобы она была почти нейтрально плавучей, но все же достаточно плавучей, чтобы плавать наверху, будучи почти полностью погруженным. Могут быть построены два альтернативных «ныряльщика». Одна герметичная, но гибкая, а другая герметичная стеклянная (фонарик без металлического основания) с волочащимися внизу шерстяными нитками. Гибкий будет сжимать уменьшающийся объем, а твердый стеклянный не изменится, но пузырьки воздуха будут задерживаться в волокнах и подвергаться давлению - таким образом, изменится объем.
«Нырок» происходит, когда гибкая часть большего контейнера вдавливается внутрь, увеличивая давление внутри большего контейнера, заставляя «ныряльщика» опускаться на дно до тех пор, пока давление не будет сброшено, когда оно поднимется. обратно на поверхность. Если емкость жесткая, как в случае стеклянной бутылки, пробка, закрывающая бутылку, будет вдавлена внутрь или вытянута наружу.
Внутри овальной бутылки
Воспроизвести медиа Обратный дайвер 
Воспроизвести медиа Дайвер двойного действия В дайвере воздуха ровно столько, чтобы это сделать положительно плавучий. Таким образом, ныряльщик плавает на поверхности воды. В результате закона Паскаля сжатие воздухонепроницаемого контейнера увеличивает давление воздуха, часть давления которого действует на воду, которая составляет одну «стенку» воздухонепроницаемого контейнера. Эта вода, в свою очередь, оказывает дополнительное давление на воздушный пузырь внутри водолаза; поскольку воздух внутри водолаза сжимаемый, но вода является несжимаемой жидкостью, объем воздуха уменьшается, но объем воды не увеличивается, так что внешнее по отношению к водолазу давление а) заставляет воду, уже находящуюся в водолазе, дальше внутрь и b) загоняет воду извне в дайвера. Когда воздушный пузырь становится меньше и в водолаза попадает больше воды, дайвер вытесняет вес воды, который меньше его собственного веса, поэтому он приобретает отрицательную плавучесть и тонет в соответствии с принципом Архимеда.. Когда давление на контейнер сбрасывается, воздух снова расширяется, увеличивая вес вытесняемой воды, и ныряльщик снова приобретает положительную плавучесть и плавает.
Можно подумать, что если бы вес вытесненной воды точно соответствовал весу водолаза, она не поднималась бы и не тонула, а плавала бы в середине емкости; однако на практике этого не происходит. Если предположить, что такое состояние должно было существовать в какой-то момент, любое отклонение дайвера от его текущей глубины, каким бы малым оно ни было, изменит давление, оказываемое на пузырь в водолазе из-за изменения веса воды над ним в судне.. Это неустойчивое равновесие. Если ныряльщик поднимается даже на самый незначительный уровень, давление на пузырь уменьшится, он расширится, вытеснит больше воды, и дайвер станет более плавным, поднимаясь еще быстрее. И наоборот, если дайвер упадет на наименьшее количество, давление увеличится, пузырек сузится, в него войдет дополнительная вода, дайвер станет менее плавучим, и скорость падения увеличится по мере дальнейшего повышения давления воды. Это положительное усиление усилит любое отклонение от равновесия, даже если оно вызвано случайными тепловыми колебаниями в системе. Существует диапазон постоянного приложенного давления, который позволит дайверу либо плавать на поверхности, либо опускаться на дно, но для того, чтобы он плавал внутри тела жидкости в течение продолжительного периода времени, потребовалось бы непрерывное манипулирование приложенным давлением.
Дайверы в овальной пластиковой бутылке приобретают новые интересные свойства. Действительно, овальная бутылка может увеличиваться в объеме при сжатии, и если это произойдет, утонувший ныряльщик сможет подняться.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Декартовы дайверы. |
