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

36563. Структурный тип запись 45 KB
  Например анкета служащего содержит такие данные как фамилия имя отчество строковый тип год рождения целый тип разряд целый тип и многие другие данные. Объединение таких данных общий структурный типанкета затруднительно сделать в рамках массива или множества. Естественным средством структурирования в этом и подобных случаях является структурный тип Запись.
36564. Структурный тип множество 41.5 KB
  Понятие о типе Множество в Турбо Паскале. Множество является ещё одним структурным типом Турбо Паскаля служащим для объединения однородных однотипных элементов. Однако форма объединения в Множество существенно отличается от типа Массив.
36565. Особенности разработки программы с подпрограммой 35.5 KB
  Практически все используемые прикладные программы это программы с подпрограммами процедурами и функциями. Подпрограммы как уже указывалось позволяют преодолевать сложность обеспечивая декомпозицию программы на более простые составные части. Разработка программ на ТурбоПаскале с подпрограммами имеет ряд отличий от той методики которая изложена выше применительно с простым программам.
36566. Область действия имен в программе 29 KB
  В программах не использующих подпрограммы имена описанные в разделе описаний действуют во всей программе не вызывая какихлибо проблем. В подпрограммах могут использоваться свои локальные внутренние имена и кроме того она может также использовать глобальные внешние для неё имена из других подпрограмм или основной программы. Локальными именами подпрограммы называются те имена которые описаны в этой подпрограмме в её разделе описаний. Все остальные используемые в подпрограмме имена являются глобальными именами данной...
36567. Параметры-процедуры и параметры-функции. Процедурный тип 30.5 KB
  Описание процедурных типов имеет форму заголовка процедуры или функции с опущенным её именем: type имя процедурытипа = procedure список формальных параметров ; type имя функциитипа = function список формальных параметров : тип ; Например: type fun =function x:rel:rel; При описании подпрограммы с процедурными параметрами такие параметры указываются формальным именем и соответствующим процедурным типом. Пример процедуры использующей описанный выше процедурный тип fun: procedure print_f n:byte; f:fun; const count = 20; vr X:rel;...
36568. Особенности использования параметров в процедурах и функциях 30 KB
  Это означает что нельзя использовать описание типа rry непосредственно в списке формальных параметров. Например: procedure sttem:rry [1.8] of byte; {Неправильное описание параметра m} type byte_st = rry [1. type rry10 = rry[0.
36569. Функции: описание и вызов функции 32 KB
  В отличие от процедур функции не являются отдельными операторами. Функции возвращают значения результат обращения к ним и предназначены для использования в составе выражений или в качестве выражений. Это накладывает определенный отпечаток на синтаксическую структуру описания функций которая имеет вид: function имя функции [ список формальных параметров ]: тип функции ; описание локальных имён begin тело функции последовательность операторов end; В заголовке описания функции обязательно указывается тип вырабатываемого функцией...
36570. Процедура: описание и вызов процедуры 30 KB
  Структура описания процедуры во многом сходна со структурой программы. По существу отличие только в заголовке процедуры. Описание процедуры может быть помещено на любое место в разделе описания вызывающей подпрограммы.
36571. Концепция подпрограммы в Турбо Паскале 34.5 KB
  Понятие подпрограммы одно из фундаментальных понятий в программировании возникшее фактически вместе с понятием программы. Одна подпрограмма может включать в себя другие подпрограммы и т. Подпрограммы определяют декомпозицию основной программы направленную на преодоление сложности разработки и понимания текста программы.