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

21802. Принятие решений в условиях нестохастической неопределенности 116.5 KB
  Критерий среднего выигрыша. Данный критерий предполагает задание вероятностей состояния обстановки . Эффективность системы оценивается как среднее ожидаемое значение МОЖ оценок эффективности по всем состояниям обстановки оптимальной системе будет соответствовать эффективность Критерий Лапласа. Критерий Лапласа – частный случай критерия среднего выигрыша.
21803. Модели основных функций организационно-технического управления 190 KB
  Центральными понятиями в теории принятия решений являются: универсальное множество вариантов альтернатив из которых осуществляется выбор; предъявление множество альтернатив предъявленных для выбора ; множество выбранных альтернатив в частности одна ; С принцип выбора функция выбора правило по которому осуществляется выбор наилучшей альтернативы . Функция выбора может задаваться поэлементно или в виде графика какойлибо зависимости или как целостное множество удовлетворяющее некоторым условиям. Часто в задачах принятия...
21804. Оценка сложных систем в условиях риска на основе функции полезности 105 KB
  В этом случае целесообразно использовать аксиоматический подход к оценке систем на основе теории полезности. Эффективность систем в вероятностных операциях находится через математическое ожидание функции полезности на множестве исходов . все компоненты векторного критерия на основе предпочтений ЛПР преобразуются в функции полезности компонентов и лишь затем осуществляется свертывание.
21805. Принципы и структура системного анализа 106.5 KB
  Специфической особенностью методики системного анализа является то что она должна опираться на понятие системы и использовать закономерности построения функционирования и развития систем. Общим для всех методик системного анализа является определение закона функционирования системы формирование вариантов структуры системы нескольких альтернативных алгоритмов реализующих заданный закон функционирования и выбор наилучшего варианта осуществляемого путем решения задач декомпозиции анализа исследуемой системы и синтез системы снимающей...
21806. Роль и место теории принятия решений в структуре подготовки специалиста 76 KB
  1 Роль и место теории принятия решений в структуре подготовки специалиста Общие свойства управления исследуются в кибернетике см. Проблемы управления техническими системами без участия человека – в теории автоматического управления ТАУ. Особенности управления в социальноэкономических системах изучаются в рамках менеджмента управление в современных организационно технических системах предмет настоящей дисциплины – в теории автоматизированных систем управления АСУ. Системный анализ наиболее конструктивное направление используемое...
21807. Основы построения автоматизированных систем управления 71.5 KB
  Рисунок 1 Блоксхема системы управления СУ Источником информации является объект управления ОУ посылающий по каналу связи информацию в своем состоянии. Управляющая система УС в зависимости от количества и содержания информации об объекте управления вырабатывает решение о воздействии на него. В реально функционирующих СУ на все элементы воздействует среда внося свои коррективы как в количество информации так и в качество. Основными группами функций являются: функции принятия решений функции преобразования содержания информации ...
21808. Концептуальные понятия теории систем и системного анализа 124.5 KB
  Основными задачами системного анализа являются: задача декомпозиции – представление систем из подсистем состоящих из элементов; задача анализа – определение свойств систем или окружающей среды определение закона преобразования информации описывающего поведение системы; задача синтеза – по описанию закона преобразования информации построить систему.1 – Понятие системы Множество элементов А системы S можно описать в виде: где i=ый элемент системы: число элементов в системе.2 Элемент системы Отсюда систему можно...
21809. Методы качественного оценивания систем 38 KB
  Качественные методы используются на начальных этапах системного анализа если реальная система не может быть описана в количественных характеристиках отсутствуют закономерности систем в виде аналитических зависимостей. Количественные методы используются на последующих этапах моделирования для количественного анализа вариантов системы. Во всех методах смысл задачи оценивания состоит в сопоставлении рассматриваемой системе альтернативе вектора из критериального пространства Km координаты точек которого рассматриваются как оценки по...
21810. Модели основных функций организационно-технического управления 337 KB
  2 Модель функции контроля Задача контроля объекта управления включает решение трех частных задач: задачи наблюдения классификации и идентификации распознавания образов. Определенные заранее такие агрегированные состояния играют роль своеобразных эталонов для распознавания реальных состояний объекта в процессе его контроля. Решение задачи идентификации заключается в отыскании такого отображения которое определяет оптимальную в некотором смысле оценку состояния ОУ по реализации входных и выходных сигналов объекта. Наблюдаемое реальное...