El submarino

23 julio 2008

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

15 comentarios · Escribe aquí tu comentario

  1. Dice ser Fear Factory

    Grandioso Sr. Arenas!!Queremos más!!!Nunca pensé que fuera capaz de aprender cosas como éstas de una manera tan sencilla…Si es que me entran hasta ganas de estudiar física!!Un saludo!

    30 noviembre -0001 | 00:00

  2. Dice ser Camarón

    Lo del tubito es bastante complicado. Es mucho más fácil y rápido usar una bolita de papel de aluminio e ir comprimiéndola poco a poco hasta encontrar el punto justo. Hay que apretarla bastante, pero si te pasas y se te va al fondo sola, se prepara otra y a la segunda o tercera vez te sale.

    23 julio 2008 | 03:09

  3. Dice ser Camarón

    Ah, y no te desanimes por las críticas. No todo el mundo es ingeniero y, quien quiera profundizar, tiene miles de sitios en internet para hacerlo.

    23 julio 2008 | 03:12

  4. Dice ser jaicinta

    Muy buena la explicación. Ánimo y sigue enseñándonos estas cosas que todos nos hemos preguntado alguna vez.

    23 julio 2008 | 07:51

  5. Dice ser fandealbino

    Bien!!!!!!!!!!!! Nuevo vídeo, me encantan las explicaciones del profesor Arenas. Es la pera!! Felicidades.

    23 julio 2008 | 09:20

  6. Dice ser gumer

    Sencillamente y en una palabra: genial.

    23 julio 2008 | 09:20

  7. Dice ser Juegos

    Yo que pensaba que se basaba en llenar o vaciar las escotillas para hundirse o flotar … de lo que se entera uno ..

    23 julio 2008 | 10:35

  8. Dice ser el vengador calvo

    Sensacional. Esa práctica no me la llegaron a enseñar cuando estudiaba, la desconocía. Y es la mar de didáctica.

    23 julio 2008 | 10:42

  9. Dice ser Rafael

    Muy buen blog. Te felicito!!!

    23 julio 2008 | 12:56

  10. Dice ser Robiño

    Recuerdo que un profesor nos hizo exactamente la misma experiencia. Pero en vez de explicarnos el fundamento de primeras, se mojó los dedos de aceite y el tubito se desplazaba “magicamente” conforme desplazada sus dedos por la botella. Evidentemente con la otra mano apretaba más o menos la botella para que se moviera el tubito acorde a sus movimientos.Para su regocijo todos los alumnos nos pusimos perdidos de aceite intentndo mover sin éxito el tubito. Finalmente nos dio la explicación del fenómeno y además una gran lección: Todo lo que vemos aunque parezca mágico o sobrenatural tiene una explicación racinal.

    24 julio 2008 | 11:58

  11. Dice ser axiel

    Este blog es genial.Sé que la gente te propone temas, y me gustaría que un día explicaras el funcionamiento de una bomba atómica, cómo puede producir tanta energía, y también el por qué de la forma del hongo nuclear cuando explota.Saludos y gracias.

    26 julio 2008 | 12:48

  12. Dice ser Juan

    Es una pena que sigan llamando al “invento” de Monturiol submarino. Un barco que se sumerge pero deja ver por la superficie el tubo de escape de los gases de combustion, no se puede considerar submarino, quizás sólo en el sentido estricto por el hecho que navega bajo el agua.El verdadero Submarino lo inventó Isaac Peral, ya que el suyo navegaba bajo el agua sin ser visto, objeto fundamental de la navegación submarina.

    26 julio 2008 | 18:26

  13. Dice ser lluis

    Pues en la wikipedia deja bien claro que Monturiol invento un submarino. Ni el ni Peral fueron inventores del primer submarino, pero ambos aportaron grandes cosas. Si Monturiol no hubiera sido catalan igual seria conocido en todo España, lamentablemente no es asi.http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_submarines

    29 julio 2008 | 21:19

  14. Dice ser Nene

    Realmente me ha entretenido mucho y agradado este blog. Me recuerda a unos libros que me compraron mis padres de pequeño. “Dime cómo pasó”, “Dime cómo funciona”, etc… Una explicación clara para los no iniciados. Muy amena y educativa. Este link se lo pongo a mi hijo “obligatorio”.Realmente, enhorabuena!!!!!!!!

    18 agosto 2008 | 14:41

  15. Dice ser Juanda

    esto no nos explica muy bien por que un submarino flota…vale abeja

    06 noviembre 2008 | 22:34

Los comentarios están cerrados.