- •Федеральное агентство по образованию
- •Содержание
- •Лабораторная работа № 1 обработка результатов измерений, на примере задачи определения объема цилиндра
- •Порядок выполнения работы
- •Приложение к лабораторной работе №1 Измерение штангенциркулем
- •Измерение микрометром
- •Лабораторная работа № 2 изучение свободных колебаний пружинного маятника
- •Теоретические сведения
- •Описание установки, метод определения
- •Порядок выполнения работы
- •1.Определение коэффициента жесткости пружины
- •2. Установление зависимости периода колебаний от массы маятника
- •Лабораторная работа № 3 маятник обербека
- •Краткие теоретические сведения
- •Момент инерции тела относительно оси
- •Момент силы относительно оси
- •Момент импульса тела относительно оси вращения
- •Основной закон динамики для вращательного движения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4 закон сохранения энергии – пружинная пушка
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 5 свободное падение
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 измерение моментов инерции. Теорема штейнера
- •Краткие теоретические сведения
- •Момент инерции тела относительно оси
- •Момент силы относительно оси
- •Момент импульса тела относительно оси вращения
- •Основной закон динамики для вращательного движения
- •Порядок выполнения работы эксперименты с поворотным столом
- •1. Момент инерции ненагруженного стола
- •2. Определение моментов инерции различных тел
- •3. Теорема штейнера
- •4. Измерение момента инерции с помощью пружин известной жесткости (эксперименты на шкиве стойки стола)
- •Лабораторная работа № 7 определение отношения Ср/Сv для воздуха по клеману-дезорму
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание метода определения Ср/Сv
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные результаты
- •Лабораторная работа № 8 определение вязкости воздуха по истечению из капилляра
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные результаты
- •Лабораторная работа №9 определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Описание метода
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №10 определение коэффициента теплового расширения твёрдых тел
- •Краткие теоретические сведения
- •Устройство прибора
- •Работа с прибором
- •Определение коэффициента теплового расширения
- •Лабораторная работа № 11 физический маятник
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки и метода определения
- •Порядок выполнения работы
- •Определение приведенной длины физического маятника (по графику)
- •Лабораторная работа №12 определение упругости пружин и систем пружин. Колебания тела на пружине. Вращательные колебания
- •Теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определение упругости пружин и систем пружин
- •Контрольный эксперимент
- •2. Колебания тела на пружине
- •3. Вращательные колебания
- •Контрольный эксперимент
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные результаты.
- •Лабораторная работа математический маятник
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
3. Вращательные колебания
Построим другую вращательную колебательную систему. На верхнем шкиве стойки установить стержень с отверстиями. Середина стержня должна находиться на оси шкива. Перекинуть через этот шкив короткую нить, к двум концам нити подвесить две пружины. Вторые концы пружин прицепить к двум штырям на основании стойки. Получается система, способная совершать вращательные колебания с периодом:
,
где I - момент инерции системы, kпар - жесткость параллельно соединенных пружин, R = 20 мм или R = 30 мм - радиус канавки шкива.
Измерив период колебаний, находим момент инерции системы.
Контрольный эксперимент
Жесткость пружин (см. табл. 12.1): kпар _____ Н/м
Период колебаний стержня Т0 = ______ мс
Момент инерции = ______ г м2
Расчетное значение = ______ г м2
Сравнить полученные значения момента инерции стержня и сделать вывод.
Приложение 1
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Пермский государственный технический университет
Лысьвенский филиал
ОТЧЕТ
по лабораторной работе
по дисциплине «Физика».
Механика. Молекулярная физика и термодинамика
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА
ПО ИСТЕЧЕНИЮ ИЗ КАПИЛЛЯРА»
гр. БИВТ-05-1
Выполнил:
студент Иванов А.Г.
Проверил:
преподаватель каф. Иванцов Е.М.
Лысьва, 2006
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА
ПО ИСТЕЧЕНИЮ ИЗ КАПИЛЛЯРА
Цель работы: измерить коэффициент вязкости воздуха.
Приборы и принадлежности: ЛКТ-9: электрочайник, термопара, два шланга, груша - помпа с зажимом, капилляр, баллон с двумя штуцерами.
Краткие теоретические сведения
При движении газа (или жидкости) между его (ее) соседними слоями, движущимися с разными скоростями, возникают силы внутреннего трения, действующие таким образом, чтобы уравнять скорости всех слоев. Это связано с тем, что молекулы из слоя с меньшей скоростью движения переходят в слой с большей скоростью, уменьшая, тем самым, импульс скорости более быстрого слоя и наоборот.
Согласно закону Ньютона, сила внутреннего трения (вязкости), действующая между двумя слоями, пропорциональна площади их соприкосновения S и градиенту скорости:
. (8.1)
Величина («эта») называется коэффициентом внутреннего трения, или коэффициентом динамической вязкости. Если в формуле (8.1) положить численно dv/dz = 1 и S = 1, то F = т.е. коэффициент динамической вязкости численно равен силе внутреннего трения, возникающей на единичной поверхности соприкосновения двух слоев, движущихся относительно друг друга с градиентом скорости, равным единице. B системе СИ единица измерения ] = кг/м с или (Пас).
Коэффициент вязкости зависит от природы жидкости и для данной жидкости с повышением температуры уменьшается.
Наряду с коэффициентом динамической вязкости часто употребляют коэффициент кинематической вязкости
(8.2)
где - плотность жидкости.
Описание метода
Накачаем в баллон объемом V0 газ и будем «стравливать» его в атмосферу через капилляр диаметром d и длиной L. Если разность (перепад) давления Р в сосуде и атмосферного давления Р0 достаточно мала, Р =(Р–Р0) < Р0, и течение газа в капилляре ламинарное, то ΔP убывает со временем по экспоненте с постоянной времени :
, где
< P > - среднее значение давления газа в баллоне.
Угловой коэффициент графика зависимости 1n(ΔР) от времени даст значение , по которому можно определить вязкость:
.
Если температура T газа в капилляре отличается от температуры Т0 газа в баллоне, то объем прошедшего через капилляр газа равен и расчетная формула для вязкости
.
При больших ΔР течение газа будет турбулентным. Зависимость 1n(ΔР) от времени также оказывается линейной, но с меньшим наклоном. По излому графика можно опознать изменение типа течения. Критерием типа течения является значение числа Рейнольдса
,
где r - радиус капилляра, v - средняя скорость газа, - плотность газа (при норм. усл. возд = 1,3 кг/м3). Течение в трубе ламинарное при Re << 1000. Поскольку имеем
.
При d = 0,4 мм и L = 40 мм получим Re = 1000 при мм рт. ст. Для расчетов по результатам эксперимента