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

80083. Урок позакласного читання в 4 класі за історичною повістю Марка Вовчка «Кармелюк» 42.5 KB
  Мета уроку: прищеплювати любов до читання, цікавість до історичного минулого України; виховувати почуття національної гідності, повагу до історичного минулого України; вдосконалювати навички правильного, свідомого, виразного читання і самостійного читання мовчки; розвивати мислення...
80084. Ой зима, зима, зима… Веселіш пори нема! 52.5 KB
  Вчити дітей гармонійному заповненню площини паперу елементами зображення; поглибити знання про особливості будови тіла людини та її пропорції. Розвивати уяву дітей; удосконалювати техніку роботи фарбами. Виховувати любов і повагу до традицій рідного краю.
80086. Лариса Письменна «Чарівна гостя» 36 KB
  Мета. Продовжити знайомити учнів із художніми творами, у яких зображується зима; звернути увагу учнів на образні слова і вислови, вжити у творі Л.Письменної «Чарівна гостя»; удосконалювати навички читання, розвивати усне мовлення учнів. Обладнання. малюнки, ілюстрації...
80087. ДИФЕРЕНЦІАЦІЯ ЗВУКІВ «Ц» - «С» 51.5 KB
  Вчити дітей розрізняти звуки «Ц» - «С» в усному і писемному мовленні. Розвивати фонематичні процеси, пам’ять, монологічне мовлення. Закріпляти навик правильної звуковимови; шкільні знання і уміння. Таблиці, картки з малюнками, картки із завданням, додаткова література.
80088. Добро спішіть творити, люди... 58 KB
  Виховати у дітей людяність, гуманізм у стосунках, доброзичливість, повагу до людей, великодушність, скромність та самопожертву. Навчити оволодівати мистецтвом спілкування та навичками взаємодопомоги, пробуджувати у дітей щирий інтерес до всього корисного, морального; бажання назавжди зберегти людську гідність.
80089. Спостереження за вимовою слів з ненаголошеними (е), (и). Правило написання слів з цими звуками 59.5 KB
  Ознайомити учнів з вимовою слів із звуками е и в ненаголошених складах; вчити перевіряти наголоси написання слів з ненаголошеними е и знаходити перевірне слово шляхом зміни форми слова або підбором спільнокореневого слова розвивати мовленнєві здібності учнів лексичний запас вміння аналізувати...
80090. Людина без книги, як криниця без води 44.5 KB
  Удосконалювати вміння правильного свідомого читання; складати план і переказувати за ним текст; знаходити і пояснювати образні вислови; розвивати мовлення та вміння правильно інтонувати речення; виховувати допитливість інтерес до книжки; бережне ставлення до неї.
80091. Форми давального і місцевого відмінків однини прикметників жіночого роду 45.21 KB
  Мета: Вчити учнів утворювати форми давального і місцевого відмінків прикметників жіночого роду в однині розрізняти їх правильно писати й вимовляти ці форми; закріплювати навички визначати відмінок прикметників; розвивати мовленнєві вміння дітей навички каліграфічного письма...