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

48 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

64417. Садові листовійки – філофаги в насадженнях яблуні та регулювання їх чисельності в Передгірному Криму 578 KB
  Останнім часом йде реконструкція старих насаджень поява садів нового типу за сучасними схемами посадки типами крони сортовим складом що відбивається на формуванні фауни листовійок у садових агроценозах.
64418. ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМ ІНЖЕНЕРНОГО ЗАХИСТУ ВІД ПІДТОПЛЕННЯ САМОПЛИВНОГО ТА ПРИМУСОВОГО ТИПУ ТА НАПРЯМИ ЇХ УДОСКОНАЛЕННЯ 7.36 MB
  В Україні істотно поширені процеси підтоплення сільськогосподарських угідь і сільських населених пунктів, які супроводжуються підйомом рівня ґрунтових вод (РҐВ) та зумовлюють низку негативних процесів.
64419. КОМПЛЕКС ФІТОНЕМАТОД АГРОЦЕНОЗІВ ХМЕЛЮ ТА ЗАХОДИ РЕГУЛЯЦІЇ ЇХ ЧИСЕЛЬНОСТІ В ЗОНІ ПОЛІССЯ ТА ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ 394.5 KB
  Тому одним із основних заходів збільшення валового збору хмелю і поліпшення його якості є надійний захист насаджень від патогенних організмів серед яких одними з найменш вивчених є паразитичні нематоди.
64420. РОЗВИТОК МЕТОДІВ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОЗНИХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРІВ 649 KB
  Питання підвищення енергозбереження тепловозних силових установок в умовах стрімкого зростання цін на дизельне паливо в Україні і інших країнах розглядається як одне з першорядних.
64421. ФОРМУВАННЯ ІНСТИТУТУ КОНСОЛІДАЦІЇ ПОЛІТИЧНОЇ ЕЛІТИ В СУЧАСНІЙ УКРАЇНІ 210.5 KB
  В аспекті вивчення шляхів формування демократичної політичної еліти яка ефективно здійснює державне управління з метою реалізації національних інтересів важливе місце займає дослідження інституційних...
64422. МОДЕЛЮВАННЯ ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ПЛАСТИФІКАЦІЇ КОНДИТЕРСЬКИХ МАС 354 KB
  Одним з найбільш перспективних напрямів вирішення цієї проблеми є математичне моделювання технологічних процесів для визначення фізико-хімічних і реологічних показників напівфабрикатів на всіх стадіях виробництва.
64423. Особливості успадкування кількісних ознак донорів короткостебловості жита озимого та їх використання в селекції 276.5 KB
  Згідно з поставленою метою вирішували такі завдання: встановити особливості фенотипової і генотипової мінливості успадковуваності фенотипових і генотипових кореляцій та селекційну цінність ознак донорів короткостебловості...
64424. Ефективність мультипробіотику «Симбітер-2» при дисбактеріозі ротової порожнини у хворих на вторинну адентію 666 KB
  Мета оцінка стану мікробіоценозів екологічної ніші ротової порожнини при вторинній адентії та розробка підступів щодо їх корекції з використанням мультипробіотику...
64425. ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ КУЗОВА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБІЛЯ У ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ УМОВАХ 475.73 KB
  Після проведення такого кваліфікованого ремонту автомобіля з малим пробігом за допомогою сучасних технологій досвідчений автоексперт не може визначити чи проводився ремонт кузова досліджуваного автомобіля.