3. Виды деформации.

4. Коэффициент Пуассона.

5. Диаграмма напряжений. Что называют пределом пропорциональности, пределом упругости и т.д.

Лабораторная работа № 2.1(2/-/- часа) Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса

Цель работы: изучение свойств реальных жидкостей и экспериментальное определение вязкости глицерина.

Описание экспериментальной установки

Влабораторной установке реализован метод измерения вязкости, предложенный Стоксом. На рисунке слева показан общий вид уста­новки.

Шарик свободно падает в жидкости (глицерине), налитой в герметично закрытый цилиндрический сосуд, что позволяет избежать поглощения глицерином воды из воздуха и обеспечивает повторяемость результатов измерений.

Время движения шарика в глицерине между двумя метками измеряется электронным секундомером с двумя инфракрасными барьерами (ИКБ1 и ИКБ2). Новое измерение проводится после приведения секундомера в рабочее состояние и убирания фиксирующего магнита.

Внимание! Поворот цилиндра следует делать плавно и только в направлениях, показанных стрелками на рисунке.

Подготовка установки к работе

1. Вставить вилку сетевого шнура в розетку ~220 В и ВКЛючить тумблер на установке, то есть перевести его в верхнее положение. При этом на тумблере должна загореться лампочка подсветки, а на ЖК-дисплее секундомера появиться цифры «11» (если на экране ЖК-дисплея этих цифр нет, ВЫКЛючить тумблер и повторить попытку).

2. Нажать кнопку , а затем кнопку. Секундомер ГОТОВ к работе.

Порядок проведения измерений

3. Поверните трубу с глицерином так, чтобы цветная метка на одном её конце оказалась вверху, и наденьте на верхний конец (рис.1А) магнит, который следует получить в препараторской.

Рис. 1

4. Придерживая магнит рукой, разверните трубу на 180º (конец с магнитом окажется снизу), и дождитесь (рис.1Б) пока шарик пройдет весь цилиндр и прилипнет к конической впадине болта (рис. 2).

Рис. 2

5. Удерживая магнит рукой на трубе, переверните трубу с глицерином вокруг её горизонтальной оси, чтобы прилипший к болту шарик оказался вверху (рис.1В). Установка ГОТОВА к очередному эксперименту.

6. Нажмите кнопку и уберите магнит.

7. После пересечения шариком первого барьера (ИКБ1) и автоматического запуска секундомера, снова нажмите кнопку . В этом случае секундомер остановитсяпосле того, как шарик пересечёт второй барьер ИКБ2.

Если во время движения шарика между барьерами не успели нажать кнопку , следует нажать кнопку(сбросить показания секундомера) и вернуться к пункту3 порядка выполнения работы.

8. Занесите показания секундомера в Таблицу 1.

9. Нажмите кнопку для сброса показаний секундомера и приведения его в стартовую готовность.

10. Повторите пункты 3-7 не менее 10 раз.

11. ВЫКЛючите сетевой тумблер и выдерните вилку из розетки.

12. Рассчитайте скорость  установившегося (равномерного) движения шарика на измерительной базе длиной l ( = l / t).

13. По формуле

рассчитайте величину динамической вязкости . Оценить ошибку измерений.

Данные для вычислений:

_ж = 1260 кг/м³ — плотность глицерина;

_т = 7874 кг/м³ — плотность материала шарика (сталь);

r = 5,15 мм — радиус шарика;

R = 34 мм — радиус цилиндра с глицерином;

l = 40 cм — измерительная база;

g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения.

Таблица 1

№ п/п	t, c	, м/с	, мкПа·с	сред.	
1.
…
10.

Формула для вычисления доверительного интервала:

.

Здесь t_{P, n} — коэффициент Стьюдента, n — число измерений.

Контрольные вопросы

1. Объясните, в чем заключается явление вязкости.

2. Что такое коэффициент вязкости? От чего он зависит?

3. Чем объясняется различный характер зависимости вязкости от температуры газов и жидкостей?

4. Почему вязкое трение относится в явлениям переноса?

5. Каков физический смысл числа Рейнольдса?

6. Что такое ламинарное и турбулентное течения?

7. Как зависит сила сопротивления движению тела в жидкости от скорости? Почему?

8. Что представляют собой линии и трубки тока?

9. Что такое время релаксации?

10. Имеется 2 шарика из одинакового материала, но различного размера. Какой шарик будет быстрее падать в вязкой жидкости?

11. Когда шарик быстрее падает в вязкой жидкости: в узком сосуде или в широком?

Рекомендуемая литература

1.Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 2001.

2.Детлаф А.А. Курс физики. М.: Издательский центр “Ака­де­мия”, 2003.

3. Савельев И.В. Курс физики: в 3-х томах. Том 1. Механика. Молекулярная физика. М. Наука, 1989.

4. Ясинский В.Б. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “ФИЗИКА”: 2.1. Определение коэффициента динамической вязкости жидкости методом Стокса. 2.3. Определение вязкости и средней длины свободного пробега молекул воздуха. 2.5. Определение удельной теплоты кристаллизации и изменения энтропии при охлаждении расплава олова. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006., 30 с.

Контрольные задания для СРС

1.Объясните сущность метода Стокса.

2.Получить расчетную формулу для коэффициента вязкости, выразив скорость шарика через расстояние между метками и время движения между ними.

3.Какие физические величины влияют на скорость движения шарика?

4.Какая из величин вносит наибольшую относительную ошибку в результат измерений коэффициента вязкости?