34

h = 1 × r - r1 × g × d 2 , 18 J0

где d – диаметр шарика.

Практически невозможно осуществить падение шарика в безграничной среде. Если шарик падает вдоль оси цилиндрического сосуда, внутренний диаметр которого равенD, то учет наличия стенок приводит к следующему выражению для коэффициента вязкости:

h =	1	× g × d 2 ×		r - r1					.	(44.5)
18				æ			d ö
			J0	×ç1	+ 2,4	×		÷
				è			D ø

Скорость равномерного движенияJ0 можно,							записать	через путьl,
который шарик пройдет за время t
		J0 = l t .						(44.6)
Подставив формулу (44.6)		в выражение (44.5),					получим	окончательную
расчетную формулу
h =		g ×(r - r1 )				× d 2 ×t .		(44.7)
		æ		d ö
18 ×l ×ç1 + 2, 4 ×					÷
		è		D ø

Описание установки

Основной частью установки является стеклянные цилиндр, заполненный глицерином и укрепленный вертикально на штат. Цилиндрве снабжен миллиметровой шкалой с двумя нониусами. Против нуля нониусов на их рамках крепятся тонкие визирные пластинки.

Порядок выполнения работы

1. Микрометром измерить диаметры di 5-6 шариков.

2. Штангенциркулем измерить внутренний диаметр цилиндра.

3. Выбрать расстояние l между визирными пластинками ,такчтобы верхняя пластинка была на несколько сантиметров ниже уровня жидкости.

4.Измерить время падения ti каждого шарика при различных li (при этом не следует делать li слишком малым, чтобы не увеличивать погрешность).

5.Результаты измерений записать в таблицу.

Таблица

№	li , м	D , м	di , м	ti , с	hi	h -hi	(h -hi )2
опыта
1
2…

35

6.	По формуле (44.7) рассчитать значение								коэффициента внутреннего
трения hi для каждого опыта.
7.	Рассчитать среднее арифметическое h
				n
				åhi
			h =	i =1		,
				n
где n - число опытов.
8.	Рассчитать погрешность Dh измерений
			ån (h -hi )2
	Dh =		i =1					×t	,
			n(n -1)
								a, n

где ta ,n - значение коэффициента Стьюдента для данного числа опытов и при доверительной вероятности a = 0,7 (см. таблицу приложения).

9. Записать окончательный результат в виде n ± Dh и сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Что такое вязкость? В каких единицах измеряется коэффициент вязкости

в СИ?

2.Какие силы действую на шарик, падающий в жидкости?

3.Почему, начиная с некоторого момента времени, шарик движется равномерно?

4.Оценить величину поправочного коэффициента в формуле(44.7) для ваших измерений. Что учитывает этот коэффициент?

5.Почему в экспериментах используются шарики малого диаметра?

6. При	каком	условии	сопротивление	движению	пропорциональ
скорости?

7.В каких термодинамических системах происходят явления переноса?

8.Пояснить механизм явлений переноса с точки зрения молекулярнокинетической теории.

9. Записать уравнения переноса. Пояснить физический смысл коэффициентов переноса.

10.Как меняются коэффициенты диффузии, теплопроводности и вязкости при изменении давления, если газ находится: а) в состоянии далеком от технического вакуума; б) в состояния технического вакуума.

11.Как зависят коэффициенты переноса от температуры?

12.Чем объяснить, что все явления переноса протекают медленно, хотя все они происходят благодаря быстрым движениям молекул?