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

26925. Типы государств 9.74 KB
  типы государств Восточный тип государства. В некоторых государствах рабство носило семейный характер 5. В некоторых государствах складывается кастовая организация общества. Восточные государства выполняли следующие функции: 1.
26926. Сущность и функции государства 11.29 KB
  сущность и функции государства. Основные подходы к определению государства : 1. Сущность государства – это то что определяет его содержание цели характер его функционирования. Функции государства – главные основные направления деятельности государства по решению стоящих перед ним задач обусловленных его сущностью и социальным назначением.
26927. Функции РФ на современном этапе 8.18 KB
  функции РФ на современном этапе Функции государства – главные основные направления деятельности государства по решению стоящих перед ним задач обусловленных его сущностью и социальным назначением. Функции государства непосредственно выражают его общечеловеческую сущность 2. через Функции государства воплощается и раскрывается его активная служебная роль как важнейшей части надстройки по отношению к своему базису. осуществляются государством в целом а также государственными органами в соответствии с их местом и назначением в механизме...
26928. ФОРМЫ ГОСУДАРСТВА. ФОРМА ПРАВЛЕНИЯ 12.57 KB
  МОНАРХИЯ – это такая форма правления при которой верховная государственная власть осуществляется единолично и переходимткак правило по наследству.раздробленность территорий и слабая центральная властьдецентрализация феодал как владелец земель и как верховный правитель на своей территории наместникивыполняющие волю феодаланазначаемые и сменяемые по его указу феодал передает власть по наследству Постоянные войны и захват земельфеодализация общественной жизнисоздание крупных владений наместников все более конкурирующих с центральной...
26930. Форма политического режима 8.46 KB
  форма политического режима совокупность методов осуществления власти государством итоговое состояние в обществекоторое складывается в результате взаимодействия и противоборства различных политических сил и функционирования всех политических институтов. Основной критерий для классификации режимовдемократичность власти отражает ли власть мнение всего народа в целом или только узко определенной группы общества. Характерные черты: отказ от полного контроля над обществом; отсутствие единой идеологии; отчуждение народа от властиносителем...
26931. Особенности федеративного устройства РФ 11.56 KB
  Обычно федерации делятся на территориальныепо принципу объединения территорий и национальныепо принципу объединения различных наций при чем вторые обладают более широким кругом полномочийправ и свобод по сравнению с территориальными федерациями. 5 КРФ: состоит из республик краев областей городов федерального значения автономной области автономных округов равноправных субъектов Российской Федерациивсего их 83 Субъекты федерации группируются в:8 федеральных округовполномочные представители президента в каждом округечлен...
26932. государственные органы 9.45 KB
  Принципы деятельности:народовластие гуманизм федерализм разделение властей законностьверховенство КРФ и ФЗ над иными НПА; приоритет прав и свобод человека и гражданина; равный доступ граждан к государственной службе в соответствии со способностями и профессиональной подготовкой; обязательность для государственных служащих решений принятых вышестоящими государственных органами и руководителями в пределах их полномочий и на основе законодательства РФ; гласность в осуществление государственной службы; ответственность служащих за принимаемые...
26933. Теория разделения властей.законолательная власть 9.52 KB
  локкзаконодательная власть занимала доминирующее положение по сравнению с остальными ветвями власти. Основной конечной целью осуществления на практике ТРВ является предотвращение узурпации всей государственной власти одним лицом или группой лиц и сохранение целостности государственного механизма и общества. Все власти равны и автономны 3. Никакая власть не может пользоваться правами предоставленными Конституцией другой власти 4.