El submarino

La historia del submarino está muy ligada a inventores españoles: Narcís Monturiol construyó en 1867 el primer submarino con motor de combustión, y otro español, Isaac Peral, construyó el primer submarino militar completamente útil en 1888 (véase foto).

Para entender el funcionamiento del submarino vamos a comenzar por un aparato de Física denominado «ludión o diablillo de Descartes», que no tuvo interés práctico hasta que se aplicó al submarino.

Cualquiera puede construir un ludión como el que aparece en el vídeo. Basta con una botella de plástico, un tubito, preferiblemente de vidrio, agua y un poco de paciencia para conseguir mediante el método de “ensayo y error” la cantidad adecuada de agua en el tubito.

Primeramente, llenemos la botella con agua en una cantidad un poco superior a sus tres cuartas partes, aproximadamente. Aquí no importa mucho un pequeño error.

A continuación viene la parte más complicada y que tal vez requiera unas pocas pruebas antes de dar con la cantidad justa de agua que hay que depositar en el tubito. Podemos comenzar por llenarlo también en sus tres cuartas partes. Ahora viene lo más difícil, que es volcar el tubito muy rápidamente en la botella, pero con cuidado de que no se derrame toda el agua, y quede aire atrapado en la parte superior del tubito invertido y que éste quede flotando parcialmente en la botella. En la parte inferior del tubito invertido habrá agua. Si el tubito se ha ido al fondo es porque tenía poco aire y hay que volver a empezar llenándolo con menos agua. El caso opuesto sería que quedara flotando mucho y que luego no pudiéramos sumergirlo. En ese caso habría que repetir, pero echando más agua en el tubito.

Finalmente cerraremos la botella y comenzaremos con el experimento. Presionaremos con ambas manos la botella de plástico, preferiblemente en su parte inferior, y veremos como el tubito se va sumergiendo hasta que se va al fondo (si no ocurre así, ya hemos dicho lo que hay que hacer). Si dejamos de presionar la botella, el tubito ascenderá hasta la superficie del agua.

Observemos que es imposible mantener el tubito en equilibrio estable en una posición intermedia: o está en la superficie o se va al fondo.

Y ahora viene la explicación: el aire es más compresible que el agua (al ejercer una presión sobre el aire, cambia de volumen con facilidad, mientras que el agua, prácticamente la podemos considerar incompresible en las condiciones del experimento). Cuando presionamos la botella, el aire atrapado en el tubito recibe esa presión y se comprime, disminuye su volumen y penetra más agua en el tubito por su fondo abierto, hasta que se va al fondo. Y cuando dejamos de presionar sucede lo contrario, el aire del tubito se expansiona y expulsa agua de la parte inferior del tubito invertido hasta que asciende hasta la superficie.

Los submarinos llevan unos depósitos que se pueden considerar semejantes a ludiones que comunican con el agua del mar y con aire en la parte superior. Para conseguir los efectos de inmersión o ascensión, que veíamos en el ludión, regulan la presión del aire desde el interior del submarino, y ya hemos visto lo que sucede cuando el aire se comprime o se expansiona.

A los lectores: Se han planteado muchos temas interesantes, pero, desafortunadamente, no podremos tratarlos todos (algunos sí), porque, además, hay otros que quiero que no falten.

Algunas cuestiones ya han sido contestadas con los comentarios de otros lectores, como la respuesta de Eugenio Manuel con la tensión superficial a la pregunta de la aguja en el agua en el último artículo, o la de la mayor sensibilidad del ojo para el azul frente al ultravioleta en el del color azul del cielo.

También está la cuestión del nivel. Algún lector prefiere un nivel un poco más alto y, en cambio, otros agradecen poder entender las explicaciones de forma sencilla. Estoy procurando no utilizar muchos términos científicos, ni teoremas, ni fórmulas matemáticas, pero espero que también tengamos ocasión de tratar temas más complicados, aunque procuraré abordarlos siempre de manera que puedan ser entendidos por el mayor número de lectores

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