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

52084. Accidents 68 KB
  Today we are going to talk about a very serious and quite difficult problem-accidents. At our lesson we’ll revise lexis on the topic, we’ll talk about the causes of the accidents on the roads, about the causes of the fires at home and about causes of the accidents in the sea. Then you will work in groups telling your stories and asking and answering questions.
52087. Крізь пекло афганської війни 72.5 KB
  Ознайомити учнів з трагічною сторінкою нашої історії, виховувати повагу до учасників військових подій в Афганістані, розповісти про односельчан, що служили в Афганістані, віддати данину пам'яті полеглим воїнам-афганцям
52088. Їх долі обпалені війною 67 KB
  Ми повинні памятати тих хто її пережив тих хто не дожив не доспівав не до кохав. Память загиблих вшановуємо хвилиною мовчання. Афганська війна Не наша вина Ми молодість там залишили Щоб ви пам’ятали й жили. Скільки років щасливої тиші Та вривається голос в ефір Що благає нагадує кличе: Захистіть збережіть люди мирКожен день кожен час пам'ятайтеСкільки жертв нам війна принесла.
52090. Кліматичні пояси й області Африки 126 KB
  Обладнання: підручники фізична карта Африки кліматична карта Африки атласи тести ілюстрації різнокольорові картки таблиця памятка. Із собою в дорогу ми візьмемо: фізичну карту Африки кліматичну карту світу атласи ілюстрації пейзажу Африки. В екваторіальній області Африки опадів випадає: а багато; б мало.
52091. Африка 57.5 KB
  ФГП материка. Открытие и исследование материка. Фронтальный опрос на знание номенклатуры карты по теме ФГП материка. Индивидуальный опрос: а План изучения материка.
52092. Африка 69.5 KB
  Проблемный вопрос Почему в природе трех материков – Африки Австралии и Южной Америки много общего Ответ: Потому что все эти материки являются частью единого материка – Гондвана. Какой материал мы будем изучать первым вы узнаете если отгадаете загадку: Этот материк по площади в 3 с лишним раза больше другого и почти такой же по площади как два других материка Какой это материк Ответ: Африка так как по площади он в 3 с лишним раза больше Австралии и почти такой же по площади как Южная Америка и Антарктида вместе взятые. Проблемный...