22842

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ РІДИНИ МЕТОДОМ СТОКСА

Лабораторная работа

Физика

В даній роботі коефіцієнт внутрішнього тертя рідини визначається виходячи з даних про швидкість рівномірного падіння кульки в рідині. При падінні кульки в рідині на кульку діє сила тяжіння архімедова сила і сила опору середовища . Внаслідок змочування поверхні кульки рідиною найближчий до кульки шар рідини має швидкість кульки наслідком чого є виникнення градієнта швидкості. Формула Стокса виражає силу опору середовища кульці що рухається в цьому середовищі: 2 де радіус...

Украинкский

2013-08-04

226.5 KB

35 чел.

РОБОТА №7

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ РІДИНИ МЕТОДОМ СТОКСА

Вступ. Якщо з деякої причини різні шари рідини мають різну швидкість направленого руху, то між ними виникає сила взаємодії, так звана сила внутрішнього тертя. За законом Ньютона ця сила пропорційна площі поверхні  S, по якій відбувається взаємодія шарів і градієнту швидкості шарів .

,                                                           (1)

коефіцієнт пропорціональності  називається коефіцієнтом внутрішнього тертя, або коефіцієнтом в’язкості. Одиницею виміру коефіцієнта в’язкості в системі СІ є Па∙с .

Теоретичні відомості. В даній роботі коефіцієнт внутрішнього тертя рідини визначається, виходячи з даних про швидкість рівномірного падіння кульки в рідині. При падінні кульки в рідині на кульку діє сила тяжіння , архімедова сила  і сила опору середовища  . Внаслідок змочування поверхні кульки рідиною найближчий до кульки шар рідини має швидкість кульки, наслідком чого є виникнення градієнта швидкості. Тому сила опору середовища є силою внутрішнього тертя. Формула Стокса виражає силу опору середовища кульці, що рухається в цьому середовищі:

,                                                          (2)

де - радіус кульки, - швидкість її руху. З (2) видно, що сила  зростає при збільшенні швидкості руху . Зростання швидкості і сили опору  відбувається до тих пір поки ця сила і архімедова сила  не зрівноважать силу тяжіння , тобто:

.                                                        (3)

Якщо густину кульки і рідини позначити відповідно через  і , то вирааз (3) можна представити у вигляді:

,                                                (3а)

звідки

  .                                                       (4)

Ця формула виявляється точною при русі кульки в необмеженому середовищі. В дійсності на рух кульки впливають стінки посудини. Якщо рух відбувається вздовж осі циліндричної посудини радіуса , врахування впливу стінок приводить до такого виразу для  :

 .                                                    (4а)

В цій формулі швидкість кульки виражена через  , де  - час проходження певної відстані  при рівномірному русі кульки. Величини , , ,  визначаються експериментально, решта береться з таблиць.

Опис методу. Прилад для визначення в'язкості рідини зображено на рис.1. Скляний циліндр, заповнений досліджуваною рідиною кріпиться вертикально і вміщується в скляний циліндр більшого діаметра, заповненого водою. Ця вода відіграє роль термостатуючої рідини і запобігає коливанням температури в системі.

На зовнішньому циліндрі нанесено дві горизонтальні позначки на відстані  одна від одної. Для вимірювання вязкості застосовують кульки невеликого діаметру зі сплаву Вуда, розміри яких визначають за допомогою вимірювального мікроскопа МИР-12. 

За допомогою мікроскопа визначають середній діаметр кульки. Потім кульку з відомим діаметром опускають в циліндр з досліджуваною рідиною по осі циліндра. За допомогою секундоміра визначають час проходження кулькою відстані між двома мітками на циліндрі. Відстань між мітками на циліндрі вимірюють лінійкою, а внутрішній діаметр циліндра - штангенциркулем.

Порядок виконання роботи. 

  1.  За формулою (4а) розрахувати коефіцієнт вязкості рідини, що знаходиться в циліндрі, приймаючи, що густина сплаву Вуда  = 10,88 г/см3, а густина рідини  = 1,26 г/см3.
  2.  Отримати експериментальну залежність швидкості рівномірного руху кульки від її діаметра.
  3.  Оцінити похибку вимірювання коефіцієнта в’язкості рідини.

Література :

  1.  Савельев Д.В., Курс общей физики (том II: Термодинамика и молекулярная физика). М.; Наука, 1990, с. 359-368.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5498. Электронагрев. Электродный нагрев. Инфракрасный нагрев. Диэлектриче-ский нагрев. Индукционный нагрев. Общие сведения о топливе 84.5 KB
  Электронагрев. Электродный нагрев. Инфракрасный нагрев. Диэлектрический нагрев. Индукционный нагрев. Общие сведения о топливе. Электронагрев. В современных тепловых аппаратах широко применяют различного рода нагревательные элементы, в которых электр...
5499. Складывание единого централизованного российского государства 72 KB
  Складывание единого централизованного российского государства. Факторы, причины и этапы возвышения Москвы. Влияние Золотой Орды на формирование российской государственности. Образование централизованного...
5500. Характеристика Европы, Азии, Африки и Америки 69.5 KB
  Общая характеристика Европы Европа - это часть света. Вместе с Азией Европа составляет единый материк, который называется Евразия. На территории Европы более 40 государств, Они различаются по площади, численности населения, государственному уст...
5501. Общенаучные конкретно предметные методы ИССЭП 19.55 KB
  Общенаучные конкретно предметные методы ИССЭП. Общенаучные методы исследования. Метод социальное диалектики Анализ и синтез Индукция и дедукция Моделирование Закон восхождения от простого к сложному от низшего к высшему и...
5502. Сегментация сфер затрат и организация центров ответственности 50 KB
  Сегментация сфер затрат и организация центров ответственности Согласно современным представлениям эффективное управление предприятием и его подразделами может осуществляться на основе применения экономических методов. Теоретическую платформу указанн...
5503. Основные теоремы о пределах 124.5 KB
  Основные теоремы о пределах. Теорема (о предельном переходе в равенствах). Если в некоторой окрестности точки значения функций f(x) и g(x) совпадают, то их пределы в этой точке равны: f(x)=g(x) => . Теорема (о предельном перехо...
5504. Стадии разработки технических кодексов 75 KB
  Стадии разработки технических кодексов Разработка ТКП включает следующие стадии: - подготовка к разработке - разработка рабочего проекта ТКП - разработка окончательной редакции проекта ТКП - утверждение ТКП - государственная регистрация ТКП. Рес...
5505. Интерфейсы. Определение и реализация интерфейсов 71.5 KB
  Интерфейсы В этом разделе рассматриваются интерфейсы за счет представления полного определения одного из интерфейсов, определенного Microsoft - System. IDisposable. Интерфейс IDisposable содержит один метод Dispose, предназначенный для...
5506. Микозы. Особенности заболевания и ухода за больным 77 KB
  Микозы Определение Этиология Классификация по клиническим формами разновидностям Тактика среднего медицинского работника при данных заболеваниях Принципы лечения Особенности ухода за пациентами Диспансеризац...