9623

Визначення коефіцієнта в‘язкості по методу Стокса

Лабораторная работа

Физика

Визначення коефіцієнта вязкості по методу Стокса Мета роботи: вивчення явища вязкості (внутрішнього тертя) в рідинах та визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини по методу Стокса. Основні поняття явища вязкості (внутрішнього...

Украинкский

2013-03-14

65.5 KB

25 чел.

Визначення коефіцієнта в‘язкості по методу Стокса

Мета роботи: вивчення явища в‘язкості (внутрішнього тертя) в рідинах та визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини по методу Стокса.

Основні поняття явища в‘язкості (внутрішнього тертя) викладені в роботі М16.

В‘язкість газів пояснюється переносом кількості впорядкованого руху з одного шару газу в іншу. В‘язкість рідин визначається в основному силами взаємодії між собою (силами зчеплення молекул). В‘язкість газів з підвищенням температури збільшується, так як збільшується швидкість хаотичного руху молекул газу і, отже, перенос кількості руху. З підвищенням температури в‘язкість рідин, навпаки, зменшується та при критичній температурі стає рівною в‘язкості газу.

В методі Стокса при визначенні коефіцієнта внутрішнього тертя розглядається рух маленької кульки радіусу R, густина матеріалу якої т, у в‘язкому середовищі з густиною ж. На рухому кульку діють:

  •  сила тяжіння кульки ;
  •  сила Архімеда ;
  •  сила внутрішнього тертя рідини (сила Стокса) .

Формула Стокса отримана на основі формули Ньютона для внутрішнього тертя.

Коли сила опору стане рівною P-Q, рух кульки буде рівномірним. Отже, в цей момент виконується рівність

 ,

звідки . (1)

Поблизу поверхонь рідини, стінок та дна посудини характер руху кульки змінюється, тому при виконанні роботи слід враховувати лише ті кульки, які рухаються в середній частині посудини.

Формула Стокса справедлива лише для ламінарного режиму руху рідини, що захоплюється кулькою, т.т. при досить малих значеннях числа Рейнольдса (набагато менше одиниці). Число Рейнольдса в цьому випадку

.

Підставимо в формулу (1) значення швидкості рівномірного руху

  ,

де l – відстань між візирними нитками;

t – час падіння кульки на цій відстані,

та замінимо радіус кульки її діаметром d:

. (2)

Методика виконання роботи

Для вимірювання діаметра кульки застосовується мікроскоп МИР-12.

Помістити кульку на предметне скло мікроскопа, обертаючи окуляр мікроскопа, відфокусувати його вимірювальні нитки. Потім, обертаючи окуляр відфокусувати край кульки. Обертаючи барабан мікроскопа, навести вертикальну лінію на лівий край кульки та записати відлік. Аналогічно визначити відлік правого краю. Різниця відліків дорівнює діаметру кульки (по верхній шкалі мікроскопа відраховуються міліметри, по барабану – десяті та соті долі міліметра). Слід пам‘ятати, що якщо індекс верхньої планки стоїть проти міліметрового штриха, то число міліметрів слід визначити по барабану. Якщо поділки на барабані від 80 до 99, то відлік по міліметровій лінійці слід брати з недостачею. Якщо кулька не зовсім правильної форми, треба виміряти два взаємно перпендикулярних діаметра та узяти з них середнє.

  1.  При зануренні кульки в рідину до неї часто прилипають бульки повітря. Щоб не утворювалась така булька, кульку слід спочатку змочити в рідині, а потім опустити пінцетом під поверхню рідини. Коли шарик пройде візирну нитку АА` (див малюнок) верхнього кільця, пустити секундомір, а в момент походу візирної нитки ВВ` нижнього кільця зупинити його.
  2.  Повторити дослід з 10 кульками.
  3.  Виміряти на протилежних твірних посудини відстань між візирними нитками. Знайти середнє значення.
  4.  Густину кульки взяти з таблиць, а густину рідини виміряти ареометром (денсиметром) декілька разів та прийняти середнє значення або визначити його по табл.I Додатку 2 (для гліцерину).
  5.  Значення обчислити за формулою (2). Похибку визначити методом середнього. Результати вимірювань та обчислень звести в таблицю:

T 0C=

т=

ж=

L=

Номер досліду

Відмітки по шкалі мікроскопа

Діаметр шарика d

Час проходження t



Лівий край

Правий край

1

2

Середнє

Контрольні питання

В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в‘язкості?

  1.  Як змінюється швидкість руху кульок зі збільшенням їх діаметра?
  2.  Що називається коефіцієнтом в‘язкості?
  3.  Що таке в‘язкість?
  4.  В якому випадку починаючи з деякого моменту часу кулька рухається рівномірно?
  5.  Формула для розрахунку коефіцієнта в‘язкості.
  6.  Які сили діють на кульку, що рухається в рідині?
  7.  Що називається градієнтом швидкості?

Література

Савельев И.В. Курс общей физики. т.І.—М.:Наука, 1968.—с.167-176.

  1.  Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. т.I.—М.:Физматгиз, 1961.—с.148-157.

Додаток

Таблиця 1

t,0C

Вода (густина)

в*10-3,
кг/м
3

Вода Теплоємність

с*10-3,
Дж/кг*К

Вода Поверхневий натяг

*102,Н/м

Вода Внутрішнє тертя

*103,
Н*с/м
2

Спирт Теплота пароутворення

r*10-5,
Дж/кг

Гліцерин (густина)

r*10-3,кг/м3

0

1,0000

4,224

7,549

1,797

9,249

1,267

5

1,0000

4,209

7,457

1,518

9,256

1,266

10

0,9997

4,197

7,401

1,307

9,263

1,264

15

0,9991

4,191

7,326

1,140

9,257

1,262

20

0,9982

4,186

7,253

1,004

9,250

1,259

25

0,9971

4,183

7,178

0,895

9,241

1,257

30

0,9935

4,179

7,103

0,803

9,230

1,255

35

0,9935

4,179

7,029

0,723

9,216

1,255

Таблиця 2

Питома теплоємність с міді при різних температурах t,0C

t,0C

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

Дж

Кг*К

Таблиця 3

Температура кипіння води t при різних тисках p

1 мм рт. ст. = 133,3 Па

P, Па

0,99*105

1,00*105

1,01*105

1,02*105

1,03*105

1,04*105

1,05*105

1,06*105

T,0C

99,41

99,67

99,89

100,18

100,48

100,73

100,94

101,27


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53293. "Health and Body Care", 5 клас 49 KB
  Today our lesson is devoted to a very important problem. As you know some people are healthy, some people are unhealthy. Health is the most precious things in people's life. We can't buy health, but we can do a lot to keep it. In order to be healthy we should follow some special rules. The series of pictures on the screen will help you to guess what we are going to speak about.
53294. Проектна робота з використанням комп’ютерних технологій як засобу креативного та інтерактивного навчання у 11 класі за підручником 11.5 MB
  ОПИС ПРОЕКТУ Тема проекту: Helthy Wy of Life. Початком роботи над проектами було анкетування учнів яким були поставлені питання: Учням 10 класу – re you going to life to 100 Додаток 1 Учням 11 класів – Do you know the truth or re you plying with fire Додаток 2 Учням 9 класу – re you helthy Додаток 3 Анкети у додатках.Результати анкетування були проаналізовані та зведені у діаграми: Mostly s: You re not very helthy t ll. You re very very helthy person.
53295. Охорона здоров’я 68.5 KB
  Практична мета: формувати комунікативну компетенцію учнів навчаючи їх вмінню вести бесіду про здоровий спосіб життя на основі прочитаного тексту використовуючи вивчену лексику. Освітня мета: ознайомити учнів із основними складовими здорового способу життя. Розвиваюча мета: розвивати комунікативні здібності учнів із залученням форм та методів інтерактивного навчання. Виховна мета: виховувати дбайливе ставлення до свого здоров’я та позитивне відношення до життя формуючи здоров’язберігаючу компетентність учнів.
53296. Healthy eating 39.5 KB
  Развитие способности к комбинированию и трансформированию речевых единиц, способности осуществлять продуктивные речевые действия на английском языке; развивать навыки интерактивного чтения, умения делать выводы.
53297. Healthy lifestyle 40.5 KB
  P1 Drink clean fresh water. Drink at least eight glasses of water every day. Limit soda and caffeine drinks. It is important to eat green and orange vegetables and fruit every day. Fresh vegetables and fresh fruit like bananas and oranges and tomatoes or carrots are the best. P2 Get plenty of rest and sleep. Children need about eight or ten hours of sleep each night. Make time for you self. Walk in the fresh air. Read and listen to soft music.
53298. ДОМАШНІЙ ХІМІЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ 63 KB
  Для дослідів буде потрібно невелику кількість овочів, фруктів, харчової соди, оцту, соків, тому, необхідно звернутися до батьків з проханням, не жаліти, якщо дитина зіпсує їх в своїх дослідах, адже вона пізнає навколишній світ, а це - крок у велику науку. Посудом у домашній лабораторії слугуватимуть скляні ампули від пігулок
53299. Характеристика образів повісті Я. Стельмаха «Химера лісового озера, або Митькозавр з Юрківки» 152.5 KB
  Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки – Сергієм і Митьком. Які думки у вас виникли коли ви знайшли сандалю що це взуття якогось дослідника якого з’їв Митькозавр.
53300. Вивчення властивостей моноцукрів і дицукрів 102.5 KB
  АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: Програмою предмету передбачено вивчення основних методів дослідження хімічного складу речовини, знання яких необхідні спеціалісту для контролю технологічного процесу обробки сировини, напівфабрикатів, кулінарних і кондитерських виробів. Вивчення теми сприяє розвитку творчого професіоналізму, навиків експериментальної роботи, розвитоку творчого мислення, встановлення причиннно - наслідкових зв´язків, інтересу до пізнавальної діяльності, навиків самостійної роботи з учбовою і науковою літературою.
53301. Хранение, использование и учет прекурсоров в химическом кабинете общеобразовательного учебного заведения 91.5 KB
  Прекурсоры вещества часто используемые при производстве изготовлении переработке наркотических средств и психотропных веществ включённых в Перечень наркотических средств психотропных веществ и прекурсоров утвержденный Постановлением Кабинета Министров Украины от 06. Согласно Закону Украины Об обороте в Украине наркотических средств присихотропных веществ их аналогов и прекурсоров от 15. № 503V необходимо вести строгий учет прекурсоров.