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

4537. Цепи размерные 53.19 KB
  Цепи размерные Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующая в решении поставленной задачи. На чертежах размерная цепь оформляется незамкнутой, без обозначения размеров и отклонений одного из ...
4538. Нормальные и предельные калибры 111.5 KB
  Нормальные и предельные калибры Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям. Калибры применяют для контроля детале...
4539. Совершенствование системы документооборота в ООД УУМ МОБ РОВД Ленинского района г. Астрахани 2.55 MB
  Совершенствование системы документооборота в ООД УУМ МОБ РОВД Ленинского района г. Астрахани. Теоретические основы построения системы документооборота на предприятии Обзор литературных источников Документооборот как узловое звено с...
4540. Начертательная геометрия: конспект лекций 1.12 MB
  Начертательной геометрией называют науку, которая является теоретическим фундаментом черчения. В данной науке изучаются способы изображения на плоскости различных тел и их элементов. Эти изображения позволяют однозначно определить форму и разм...
4541. Диагностика транспортных средств. Конспект лекций 387 KB
  Приведены сведения об основных задачах и понятиях технической диагностики транспортных средств. Рассматриваются основные виды диагностических параметров, вопросы нормирования диагностических параметров, организация системы диагностического обеспечен...
4542. Комплексная механизация СТФ с разработкой линии вентиляции и отопления 209.5 KB
  Решения инженерных задач в области механизации производственных процессов на животноводческих фермах и комплексах должны быть выполнены с учетом прогрессивной технологии содержания животных и птиц. Курсовое проектирование призвано разв...
4543. Налогооблажение как инструмент бюджетного регулирования в кейнсианской модели и теории предложения 535.5 KB
  В данной курсовой работе раскрыта роль бюджетно-налоговой политики в государственной экономике и рассмотрены её цели и структура. Эта тема очень актуальна сегодня, так как наша экономика, бюджет и налоговая сфера, в частности, находятся ...
4544. Виды информационных и вычислительных услуг 111.5 KB
  Введение По мере своего создания экономика информационного общества начинает использовать не два, а четыре основных ресурса: труд, капитал, индивидуальную, групповую и региональную свободу, а также релевантную информацию (постоянно обновляемые теоре...
4545. Проектирование севооборотов, системы обработки, воспроизводства плодородия и комплексных мер борьбы с засорённостью полей 412.5 KB
  Проектирование севооборотов, системы обработки, воспроизводства плодородия и комплексных мер борьбы с засорённостью полей Введение Земледелие — это древнейшая и очень сложная сфера человеческой деятельности, возникшая и формировавшаяся в течени...