41637

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА

Лабораторная работа

Физика

2 используемая для определения коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса представляет собой два стеклянных цилиндрических сосуда 1 наполненных жидкостью различной вязкости в данной работе определяется вязкость только одной жидкости; уровень поверхности жидкости обозначен цифрой 2. Пинцетом аккуратно опускают в сосуд с глицерином маленький шарик по оси симметрии сосуда плотность шарика больше плотности жидкости. Расстояние между поверхностью жидкости 2 и верхним указателем 3 подбирают так чтобы на этом участке скорость шарика...

Русский

2013-10-24

76.01 KB

57 чел.

                                    ЛАБОРАТОРНАЯ   РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА

  Цель работы:

Экспериментальное определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса.

   Приборы и оборудование:

1. Лабораторный стенд

2.Секундомер

3.Набор шариков, смоченных в глицерине.

4.Пинцет.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ВЫВОД РАССЧЕТНЫХ ФОРМУЛ.

Экспериментальная установка (рис.2) используемая для определения коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса, представляет собой два

стеклянных цилиндрических сосуда 1, наполненных жидкостью различной вязкости ( в данной работе определяется вязкость только одной жидкости); уровень поверхности жидкости обозначен цифрой 2. На боковую поверхность сосудов надеты два тонких проволочных кольца 3 и 4. Расстояние между кольцами равно L.

Пинцетом аккуратно опускают в сосуд с глицерином  маленький шарик по оси симметрии сосуда, плотность шарика больше плотности жидкости. Диаметр шарика предварительно измеряют с помощью специального микроскопа. Расстояние между поверхностью жидкости 2 и верхним указателем 3 подбирают так, чтобы на этом участке скорость шарика стабилизировалась; при этом на участке 3-4 движение шарика будет равномерным.

Рассмотрим силы, действующие на шарик, движущийся с постоянной скоростью  в вязкой жидкости (рис.3): сила тяжести ( - объем шарика) направлена вниз, сила Архимеда и  сила Стокса направлены вверх.

Условие постоянства скорости шарика дает (в проекции на вертикальную ось).

  (4)

Подставляя в (4) выражения для сила также учитывая, что объем шара

,

где - диаметр шарика, получим выражение для коэффициента вязкости жидкости :

   (5)

Установившаяся скорость движения шарика на участке 3-4 будет равна:

    (6)

где - время движения шарика между кольцами 3 и 4. Из (5) и (6) получим формулу для определения коэффициента вязкости жидкости:

  (7)

 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ.

Внутреннее трение (вязкость) – свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление при перемещении одной их части относительно другой. Рассмотрим схему вязкого ламинарного (слоистого) течения слоя жидкости, заключенного между двумя параллельными пластинами (рис.1).

Пусть нижняя пластина неподвижна, а верхняя движется горизонтально вправо со скоростью . Тогда в жидкости возникает движение со скоростью .

Закон вязкого трения был установлен Ньютоном. Он имеет вид:

          (1)

где - касательная сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости друг относительно друга; - площадь слоя, по которому происходит сдвиг; - градиент скорости течения жидкости (быстрота изменения скорости от слоя к слою);  коэффициент пропорциональности - коэффициент вязкости (внутреннего трения) жидкости. В СИ размерность = Пас.

В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре Т коэффициент вязкости жидкости- практически не зависит от градиента скорости.

Вязкость жидкости ( в отличии от вязкости газов) обусловлена межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул между слоями, с одной стороны, и наличием вакантных мест, с другой. Два соприкасающихся слоя молекул жидкости, движущихся с различными скоростями, взаимодействуют между собой и изменяют скорость друг друга. С повышением температуры расстояние между слоями увеличивается, поэтому сила взаимодействия между ними уменьшается, что приводит к уменьшению вязкости жидкости. Кроме того, с увеличением температуры резко возрастает число вакансий, что так же приводит к уменьшение вязкости, поскольку слой относительно слоя перемещается не как единое целое, а благодаря постепенному переходу молекул от одной вакансии к другой. Молекулы жидкости (как и в газах) могут переходить из слоя в слой, но такой механизм вязкости в жидкостях не является определяющим.

Одним из методов экспериментального определения коэффициента вязкости жидкости является метод Стокса. При движении тела в жидкости на него действует сила сопротивления. Стокс вывел формулу, для силы сопротивления, действующей на шар, движущийся в жидкости поступательно с постоянной скоростью. Формула Стокса имеет вид:

         (2)

Здесь  - сила сопротивления; - коэффициент вязкости; - радиус шарика; - скорость поступательного движения шарика. Отметим, что формула Стокса справедлива лишь при условии, что при движении не возникает турбулентность (завихрение) жидкости. Движение прилегающих к шарику слоев должно быть ламинарным. Это условие выполняется при:

     (3)

где - число Рейнольдса – один из так называемых критериев подобия; - плотность жидкости.

                             Методика выполнения работы.

  1.  Включить стенд (вилку – в розетку, тумблер – «Сеть»).
  2.  Включить тумблеры «Контроль» и «Подсветка»
  3.  Измерить диаметр шарика с помощью микроскопа. Измерения проводить не менее трух раз; при этом шарик надо поворачивать. Если его форма значительно отличается от сферической, такой шарик следует забраковать.
  4.  Аккуратно опустить пинцетом шарик в сосуд по оси симметрии.
  5.  Секундомером измерить время прохождения шариком расстояния L между указателями 3 и 4. Следить, чтобы в моменты включения и выключения секундомера (в моменты прохождения шариком меток 3 и 4 соответственно) глаз наблюдателя располагался на уровне соответствующей метки.
  6.  Результаты всех измерений занести в таблицу 1, по формуле (7) определить коэффициент вязкости жидкости.
  7.  Пункты 3-6 повторить для 8-10 шариков, рассчитать погрешности измерений.
  8.  Выключить все тумблеры, выключить стенд.

Примечания: 1. При получении шариков у лаборанта постараться подобрать шарики одинаковых размеров не более 4 мм в диаметре.

                               Выполнение работы.

L,

м

Диаметр шарика,

дел

t,

c

,

Пас

,

Пас

1

d1

d2

d3

dср

2

3

    4

    5

    6

    7

    8

  Ср.

        

Вывод: в ходе лабораторной работы  мы научились определять  коэффициент вязкости жидкости методом Стокса

 

                   Отчёт по лабораторной работе №3

Тема: Определение  коэффициента  вязкости

                жидкости  методом  Стокса

                                                                               Выполнила студентка 1-го курса БХФ

                                                                               Группы 041205 (3)

                                                                               Ткаченко Наталья Николаевна


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36097. Історія економіки та економічної думки 769.5 KB
  Роль матеріального виробництва й виробничих відносин у виникненні розвитку зміні способів виробництва К. У відповідності до класифікаційних факторів виділяються етапи розвитку економіки: 1 первіснообщинний азіатський античний рабовласницький феодальний капіталістичний комуністичний спосіб виробництва К. Предметний простір охоплює: 1 предмет історії економічних учень вивчення історичного процесу виникнення розвитку і зміни економічних поглядів на різних ступенях розвитку суспільства ; 2 предмет економічної історії у...
36098. Інформатика та комп’ютерна техніка. Інформаційні системи та технології 22.72 MB
  Економічна інформатика вивчається протягом 2х семестрів і включає наступні теми: операційна система Windows текстовий редактор Word табличний процесор Excel програмування мовою VBA система керування базами даних Access. Для введення даних у цю комірку ви повинні за допомогою клавіатури ввести необхідний текст або числа. Одним з основних застосувань таблиць є занесення в них різних числових даних їхнє підсумовування й подання підсумкових значень. Табличний процесор Excel створення й занесення даних у ...
36099. Інформаційні системи і технології в фінансових установах 1.18 MB
  Економічна ефективність автоматизованої інформаційної системи АІС. Створення та склад автоматизованого банку даних АБД. Передумови створення та основні переваги баз даних БД. Поняття і класифікація автоматизованого банку даних АБД. Склад автоматизованого банку даних.
36100. ЕКОЛОГІЧНЕ ІНСПЕКТУВАННЯ 245.5 KB
  Кодексом України про адміністративні правопорушення передбачені такі види адміністративних стягнень: попередження; штраф який обчислюється у кількості неоподатковуваних мінімумів доходів громадян нмдг; оплатне вилучення предмета який став знаряддям вчинення або безпосереднім об’єктом адміністративного правопорушення; конфіскація: предмета який став знаряддям вчинення або безпосереднім об’єктом адміністративного правопорушення; незаконно добутих об’єктів тваринного чи рослинного світу; грошей одержаних внаслідок вчинення...
36101. ПРАВО ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 352.5 KB
  Право інтелектуальної власності становлять особисті немайнові права інтелектуальної власності та (або) майнові права інтелектуальної власності, зміст яких щодо певних об'єктів права інтелектуальної власності визначається кодексом та іншими законами. Кодексом визначено співвідношення права інтелектуальної власності та права власності як різних правових категорій.
36102. Інформаційні системи та технології. Опорний конспект лекцій 420 KB
  В сучасних умовах стрімко зростає попит на інформацію та інформаційні послуги. В зв’язку з цим технологія опрацювання інформації намагається використовувати найширший спектр технічних засобів і, передусім, комп’ютерну техніку та цифрові електронні засоби комунікації. На їх основі створюються обчислювальні системи і мережі не лише для накопичення, збереження та перетворення інформації, а й для максимального наближення термінальних пристроїв до робочого місця фахівця або керівника, який приймає рішення.
36103. КОМЕРЦІЙНЕ ПРАВО 1.44 MB
  Навчальний посібник розрахований для студентів неюридичних навчальних закладів I – IV рівня акредитації які вивчають трудове право України а також для всіх хто цікавиться проблемами господарського законодавства. МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЇ ПОЛІТИКИ АГРАРНОЇ ОСВІТИ ТА НАУКИ НАВЧАЛЬНОМЕТОДИЧНИЙ ЦЕНТР ПО ПІДГОТОВЦІ МОЛОДШИХ СПЕЦІАЛІСТІВ КОМЕРЦІЙНЕ ПРАВО ПРОГРАМА ІЗ СПЕЦІАЛЬНОСТІ 5. Вивчення господарського законодавства передбачає вміння майбутніх фахівців на практиці застосовувати набуті знання вміння та...
36104. Кримінальне право України 468 KB
  Конституція України. Кримінальний Кодекс України від 5квітня 2001р. Кримінальний процесуальний Кодекс України від 28 грудня 1960р.
36105. КОМУНІКАТИВНІ ПРОЦЕСИ У НАВЧАННІ 162 KB
  Тому спілкування з людьми – це наука й мистецтво. Тут важливі не тільки природні здібності людини та її бажання спілкуватись але й знання законів спілкування. Майбутні фахівці повинні зрозуміти що для успішної діяльності вони можуть і повинні навчитись орієнтуватись у психологічних підходах до партнерів адекватно розуміти реальність обирати такі способи ділового спілкування які будуть сприяти успіху як у професійній діяльності так і у житті. Студенти повинні звернути особливу увагу на те що проблема спілкування є одною з найважливіших...