2802

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей

Лабораторная работа

Физика

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей. Цель работы: Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса. Краткое теоретическое обоснование: При движении вязкой жидкости между ее слоями, дви...

Русский

2012-10-19

28.37 KB

12 чел.

Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей 

Цель работы:

Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса.

II.Краткое теоретическое обоснование:

При движении вязкой жидкости между ее слоями, движущимися с различной скоростью, возникают силы трения. Эти силы направлены по касательной к поверхности слоев и получили название сил внутреннего трения. Сила внутреннего трения f тем больше, чем больше площадь S соприкасающихся поверхностей и чем больше градиент скорости dv/dx (изменение скорости на единицу длины   в  направлении нормальном к потоку, при переходе от слоя к слою):

|f|~S(dv/dx)

Для того, чтобы поставить знак равенства между правой и левой частью выражения, нужно ввести коэффициент пропорциональности:

|f|=ηS(dv/dx)

отсюда

η=|f|/ S(dv/dx)                                                   (3)

Величина η получила название коэффициента внутреннего трения жидкости  или вязкости.

Используя выражение (3), можем определить коэффициент внутреннего трения как силу внутреннего трения, приходящуюся на единицу площади при единичном градиенте скорости.

Можно дать и иное определение коэффициента   внутреннего трения. Каждая молекула жидкости участвует в упорядоченном   движении слоя и в тепловом (хаотическом) движении. Переходя из слоя в слой, она переносит с собой то количество направленного движения (импульс) которое она имела в слое. Кроме того, происходит передача направленного количества движения путем ряда последовательных соударений молекул друг с другом. Таким образом, при стационарном (установившемся) движении должен существовать общий поток количества движения (поток импульса), направленный из слоя с большей   скоростью в слой с меньшей скоростью.

Из опыта установлено, что количество движения dK, переносимое через поверхность S раздела слоев, движущихся с различной скорость, пропорционально площади S , градиенту скорости и времени , т.е.

                                                  dK=η(dv/dx)Sdτ                                                       (4)

Из (4) коэффициент внутреннего трения можно определить как физическую величину, численно равную количеству движения, которое переносится в единицу времени через единичную площадку при градиенте скорости, равном единице. В самом деле, если в выражении (4) S=1; =1; (dv/dx)=1, то dK=η.

Коэффициент внутреннего трения является одной из физических характеристик жидкости, эта величина показывает, как сильно данная  жидкость отличается от идеальной.

Определим размерность величины η:

[η]=[f]/[S(dv/dx)]=((ML)/T2)/(L2(L/(TL)))=M/(LT)

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

                                     η=2/9r2gt((ρ1- ρ2)/l)                            [г/см·с]

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

  1.  Установка с двумя цилиндрическими трубками, наполненными разными  жидкостями
  2.  Три шарика
  3.  Секундомер
  4.  Измерительная линейка

VI.Результаты измерения.

 

Порядок измерения

t, 0C

l, см

t, c

Радиус шарика

ρ , г/см3

ρ 1, г/см3

η   ηср   ∆η ,

г/см•с

глицерин

1

28

40

6,02

0,2

11,3

1,26

0,1316=0,1341± 0,0002

2

28

40

6,15

0,2

11,3

1,26

 0,1345=0,1341±  0,0002

3

28

40

6,23

0,2

11,3

1,26

 0,1362=0,1341±  0,0002

Моторное масло

1

28

40

1,67

0,2

11,3

0,83

 0,0380=0,0387± 0,0011

2

28

40

1,69

0,2

11,3

0,83

 0,0385=0,0387±  0,0011

3

28

40

1,73

0,2

11,3

0,83

 0,0394=0,0387±  0,0011

VII. Черновые записи и вычисления.

η1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,02=0,1316     ηср= (η1+ η2+ η3)/3=0,1341  [г/см·с]

η2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,15=0,1345     ∆ηср=0,0002

η3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-1,26)/40)·6,23=0,1362     

η1=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,67=0,0380     ηср= (η1+ η2+ η3)/3=0,0387  [г/см·с]

η2=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,69=0,0385     ∆ηср=0,0011

η3=2/9·(0,2)2·9,8·((11,3-0,83)/40)·1,73=0,0394   

VIII. Основные выводы.

Мы определили коэффициенты внутреннего трения моторного масла и глицерина с помощью метода Стокса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59118. Засвоєння таблиці множення числа 8. Задачі на спосіб зведення до одиниці 30 KB
  Обладнання: таблиця з короткою умовою задачі картки з відповідями картка з числами для гри Фотограф картки зі словами для логічної розминки карткивідповіді для гри Блискавка фішки таблиця оцінювання. За правильне виконання завдань ви отримуватимете фішки...
59120. Схаменіться, люди, ще не пізно. Позакласний захід з екологічного виховання в початковій школі 49 KB
  Перший ведучий. Усім відомо, що природа на землі сформувалася до появи людини. Первісні люди були такою ж частиною природи, як і дикі звірі, а головною їх проблемою був голод.
59121. Сценарій свята першого дзвоника 52.5 KB
  Ведуча: Кожен з нас очікував свята Влітку мріючи про ліцей Хочемо все і про всіх ми знати Зігріва нас вогник очей Ведучий: Хто не вперше сюди приходить Той цінує дарунок щодня. Ведучий: Ми вас раді друзі вітати. Ведуча: А сьогодні у нас дійсно свято бо з маленьких бешкетників...
59122. Табличний процесор, його призначення. Основні функції табличного процесора 53 KB
  Що є спільне в усіх цих програмах Що їх відрізняє одна від одної Який шлях до цих програм від головного меню Яким способом можна створити документ у цих програмах не чіпаючи головного меню. Як викликати контекстне меню для певного обєкта ІІ План подання нового матеріалу.
59123. Протиставлення життєвого вибору в долях синів Тараса Бульби 49 KB
  Гоголя Тарас Бульба розкрити силу характеру Остапа і причини трагедії Андрія; проаналізувати художні засоби створення образів скласти порівняльну характеристику героїв; розвивати навички порівняльної характеристики персонажів переказу вміння давати розгорнуту відповідь на поставлені запитання...
59124. Тарас Шевченко – художник 59.5 KB
  Обладнання: репродукції картин художника альбом Шевченкохудожник куточок поетахудожника куточок читача. Відомо: Україна це Шевченко Шевченко це Україна. Шевченко.
59125. Твір-опис природи за картиною 28.5 KB
  Що змальовано на них Красу природи. Ми часто зустрічаємося з пейзажем в художніх творах письменники передають їхнє ставлення до описаного куточка природи певний настрій а допомагають їм у цьому відповідним чином дібрані художні засоби мислення.
59126. Ну що б, здавалося, слова... (Тарас Шевченко) 41.5 KB
  Мета: повторити узагальнити та систематизувати навчальну інформацію учнів з даної теми розширити словниковий запас учнів формувати вміння доречно вживати слова у своєму мовленні розвивати творчу індивідуальність спостережливість...