As figuras mostram uma versão de um experimento – imaginado pelo filósofo francês René Descartes e bastante explorado em feiras de ciências – conhecido como ludião: um tubinho de vidro fechado na parte superior e aberto na inferior, emborcado na água contida em uma garrafa PET, fechada e em repouso. O tubinho afunda e desce quando a garrafa é comprimida e sobe quando ela é solta.
Na figura 1, o ludião está em equilíbrio estático, com um volume aprisionado de ar de 2,1 cm³, à pressão atmosférica p0 = 1,0·10⁵ Pa. Com a garrafa fechada e comprimida, é possível mantê-lo em equilíbrio estático dentro d’água, com um volume de ar aprisionado de 1,5 cm³ (figura 2).
Determine a massa do tubinho e a pressão do ar contido no ludião na situação da figura 2. Despreze o volume deslocado pelas paredes do tubinho; supõe-se que a temperatura ambiente permaneça constante.
Adote, para a densidade da água, 