Karteziánsky čertík

Karteziánsky čertík (alebo karteziánsky potápač) je malá dutá figúrka, najčastejšie zo skla, s otvorom dole. Vo vnútri je bublina vzduchu. Čertík je vyvážený tak, aby bol len o trochu ľahší ako voda, preto pláva tesne pod hladinou. Rovnako dobre poslúži aj malá skúmavka, liekovka alebo kvapkadlo obrátené otvorom nadol a čiastočne naplnené vodou.

Na každé teleso ponorené do kvapaliny pôsobí vztlaková sila (Archimedov zákon). Tá sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, aký má ponorená časť telesa:

$$F_\text{vz} = V \cdot \rho_\text{kv} \cdot g$$

O tom, či teleso stúpa alebo klesá, rozhoduje porovnanie priemernej hustoty telesa s hustotou kvapaliny:

Priemerná hustota telesa	Čo sa stane
menšia ako hustota vody	teleso stúpa a pláva
rovnaká ako hustota vody	teleso sa vznáša v kvapaline
väčšia ako hustota vody	teleso klesá ku dnu

Priemerná hustota čertíka závisí od toho, koľko je v ňom vzduchu a koľko vody. A práve to vieme meniť zvonku.

Keď stlačíme uzavretú fľašu, zväčšíme tlak vody. Podľa Pascalovho zákona sa tento tlak šíri rovnako do celej kvapaliny, teda aj k bubline vzduchu v čertíkovi. Voda je takmer nestlačiteľná, no vzduch sa stlačiť dá. Pre plyn pri stálej teplote platí Boylov-Mariottov zákon:

$$p_1 \cdot V_1 = p_2 \cdot V_2$$

Bublina sa zmenší a jej miesto zaplní voda, ktorá vnikne otvorom dovnútra. Objem čertíka sa nezmení, ale jeho hmotnosť vzrastie, takže priemerná hustota stúpne nad hustotu vody. Tiaž prevýši vztlak a čertík klesne. Keď fľašu povolíme, tlak klesne, vzduch sa rozpína, vytlačí vodu von a čertík znova vystúpi. Pri pozornom pozorovaní vidno, ako hladina vody v čertíkovi pri stláčaní stúpa.

Figúrka je pomenovaná po francúzskom filozofovi a matematikovi René Descartovi (latinsky Cartesius), hoci ju prvýkrát opísal až jeho súčasník Raffaello Magiotti. Na hustote a vztlaku stojí aj pokus Plyn ťažší ako vzduch, len tam „pláva“ bublina vo vzduchu na ťažšom plyne.