14318

Вивчення коефіцієнта в'язкості рідини методом Стокса

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота № 8 Вивчення коефіцієнта вязкості рідини методом Стокса Мета роботи: 1. Вивчити механізм явища переносу – внутрішнє тертя. 2. Визначити коефіцієнт внутрішнього тертя рідин за швидкістю падіння кульки. Прилади та матеріали: Скляний ци

Украинкский

2013-06-03

97 KB

47 чел.

Лабораторна робота № 8

Вивчення коефіцієнта в'язкості рідини методом Стокса

Мета роботи:

1. Вивчити механізм явища переносу – внутрішнє тертя.

2. Визначити коефіцієнт внутрішнього тертя рідин за швидкістю падіння кульки.

Прилади та матеріали: Скляний циліндр, наповнений рідиною; металеві кульки; мікрометр; секундомір.

Метод вимірювання:

За законом Ньютона сила внутрішнього тертя F, що діє в площині дотикання двох паралельних суміжних шарів рідини (або газу), пропорційна площі їх дотикання S та градієнтові швидкості:

                                                                                                      (1)

де , V1 і V2швидкості шарів; - відстань між шарами; знаки ± у  формулі (1) відповідає гальмуючій і прискорюючій силам.

   Коефіцієнт пропорційності  називається коефіцієнтом внутрішнього тертя, яка діє на одиницю площі дотикання шарів при градієнтові швидкості, що дорівнює одиниці.

   Завдяки в'язкості тіло, що рухається в рідині захоплює прилеглі до нього шари і тому зазнає опору з боку рідини. За законом Стокса при невеликій швидкості руху тіла сила опору F пропорційна коефіцієнту в'язкості , швидкості тіла V, та його лінійним розмірам для кульки радіусу r,

                             .                                   (2)

На кульку масою m і радіусом r, що рухається в рідині зі швидкістю V, діють три сили: сила опору F, сила тяжіння FТ та Архімедова сила Fa. Останні дві сили визначаються за формулами:

         (3)

               (4)

де g – прискорення вільного падіння, густина кульки.

     

При вертикальному падінні кульки в рідині сила опору, як і Архімедова сила, направлена в гору. Оскільки FТ та FA  сталі, а сила F зростає зі збільшенням швидкості, то настане такий момент, коли буде досягнуто рівності:

FТ = FA+F.

    Починаючи з цього моменту, рух кульки буде рівномірним. Підставляючи в останню рівність вирази (2) – (4) маємо:

Звідси знаходимо: 

      Або:

                   ,                                                        (5)

де d=2r, a l=Vt  шлях, який пройшла кулька за час t

,  

Порядок виконання роботи

  1.  Виміряти відстань l між мітками „а" та „в" циліндричної посудини, що
    наповнена рідиною (гліцерин, касторове масло).

Мікрометром виміряти діаметр d трьох кульок (приблизно однакових).

  1.  Кидати кульку в рідину таким чином, щоб вона рухалась вздовж центральної частини циліндра; зафіксувати час падіння кульки t між мітками „а" та „б".

Результати прямих вимірювань d, l, t та табличні дані  занести у таблицю.

  1.  Обчислити значення  за формулою (5) для кожного вимірювання, а потім знайти , .

Кінцевий результат подати у вигляді:

№п/п

Табличні дані

Результати прямих вимірювань

Результати непрямих вимірювань

l,м

d,м

t,с

,

Па·с

,

Па·с

,

Па·с

,

Па·с

Контрольні питання:

  1.  Поясніть механізм виникнення сил внутрішнього тертя.
  2.  Сформулюйте і запишіть закон внутрішнього тертя (закон Ньютона)
  3.  Що називається градієнтом швидкості? Який його зміст?
  4.  Що називається коефіцієнтом внутрішнього тертя? В яких одиницях він
    вимірюється? Який його фізичний зміст?
  5.  При яких умовах кулька рухається в рідині рівномірно?
  6.  Сформулюйте і запишіть закон Стокса


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4983. Экономика нефтяной и газовой промышленности. Конспект лекций 706.5 KB
  В данном учебном пособии излагаются методические подходы к выделению отраслевого товарного рынка, его границ, а также методы определения концентрации и рыночной власти продавцов-производителей нефтегазовой промышленности на товарном рынке. ...
4984. Прогнозирование производства продукции скотоводства в племенном репродукторе ОНО Архангельская опытно-мелиоративная станция 488.5 KB
  Товарное хозяйство на 200 голов крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Валовой надой на корову – 4500 кг с жирностью 3.8 %. Средняя живая масса коров – 500 кг. Выход телят на 100 коров составляет 80 %. Применяется стойлово-пастбищна...
4985. Логіка. Навчальний посібник 580 KB
  Навчальна дисципліна Логіка навчає основам формальної логіки, яка досліджує основні форми мислення: поняття, судження, умовивід. Вона має на меті навчити студентів правильно мислити, запобігати помилковим судженням і умовиводам забезпечувати...
4986. Атомная физика. Физика твердого тела. Квантовая физика 689 KB
  Атомная физика. Физика твердого тела. Квантовая физика. В этом разделе мы рассмотрим явления, связанные с взаимодействием света с веществом: тепловое излучение, фотоэффект и эффект Комптона. Закономерности этих явлений хорошо объясняются только на о...
4987. Расчет и конструирование узла шарнирного механизма 102 KB
  Расчет и конструирование узла шарнирного механизма. Исходные данные: Выбор материала детали. В качестве материала пальца выбираем сталь 45. Материал проушин назначаем сталь 15. Материал стали...
4988. Экология Предмет и задачи экологии. 317 KB
  Экология Предмет и задачи экологии. Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий с...
4989. Разработка привода - редуктор цилиндрического. 349.99 KB
  Введение Согласно заданию требуется разработать привод ленточного транспортера, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора. Требуется выбрать электродвигатель, рассчитать зубчатые пер...
4990. Основы надежности и технические измерения 451 KB
  Цели и задачи теории надежности. Современное развитие техники характеризуется разработкой и эксплуатацией изделий, представляющих собой сложные технические системы и комплексы. Важным свойством таких систем является надёжность. Надежность ...
4991. Организация деятельности сельскохозяйственных потребительских кооперативов в сфере жилищно-коммунального хозяйства Пензенской области 950.5 KB
  Что такое сельскохозяйственный потребительский кооператив по ЖКХ? Кооперация (от лат. cooperatio - сотрудничество) – это добровольное объединение (или совокупность объединений) людей – крестьян, рабочих, служащих, мелких производителей и с...