Mex / Mex_10

Лабораторна робота № 10

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА В’ЯЗКОСТІ РІДИН МЕТОДОМ СТОКСА

Мета роботи: експериментальне визначення коефіцієнта внутрішнього тертя на основі законів руху тіл у в’язких рідинах, закріпити на­вички користування електронним секундоміром, мікрометром та ареометром.

Прилади і матеріали: 1. Скляний циліндр з досліджуваною рідиною висотою 1 м. 2. Свинцеві кульки. 3. Мікрометр. 4. Секундомір. 5. Масштабна лінійка. 6. Ареометр.

Література: 1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1., М., 1962, §§75, 128.

2. Е.М.Гершензон, Н.М.Малов. Курс общей физики. Механика. М., 1979, §101.

3. М.М.Архангельский. Курс общей физики. Механика. М., 1975, гл.XIІІ §11.

4. Фізичний практикум під ред.В.П.Дущенка. К., 1981, ч.I. c.126-128.

Теорія методу та опис приладу

В даній роботі коефіцієнт в’язкості рідини визначають методом Стокса, спостерігаючи падіння кульки у досліджуваній рідині. Стокс встановив, що при малих швидкостях руху у в’язкому середовищі сила тертя пропорційна першому степені швидкості.

При русі (падінні) кульки у в’язкому середовищі вниз на неї діють три сили: сила тяжіння, направлена вниз; сила тертя — проти руху; виштовхувальна сила — сила Архімеда — вертикально вгору. У випадку рівномірного руху рівнодійна сил дорівнює нулю:

. (1)

У скалярній формі рівняння (1) запишеться:

. (2)

Враховуючи, що

За законом Стокса: ,

де — радіус кульки, — густина матеріалу кульки, —густина рідини, — коефіцієнт в’язкості рідини.

Підставляючи значення в рівняння (2) одержимо:

(3)

Звідки: . (4)

Формула (4) справедлива, якщо рідина гідродинамічна, нестислива, гомогенна, радіус кульки не перевищує 1/10 радіуса циліндричної посудини з рідиною; кулька тверда і при рівномірному русі не обертається — відсутня турбулентність.

Завдання роботи

Визначити коефіцієнт в’язкості досліджуваної рідини та обчислити похибки вимірювань.

Вимірювання та обробка результатів

1. Виміряти мікрометром діаметри кульок для проведення дослідів, мас­штабною лінійкою виміряти віддаль між позначками на циліндричній посудині з досліджуваною рідиною.

2. Зорієнтувати по осі циліндра кульку і опустити її в рідину. Визначити проміжок часу , протягом якого кулька проходить віддаль між познач­ками на циліндрі. Для більш точного визначення часу спостерігач пови­нен розміщувати очі на одному горизонтальному рівні з позначкою. Дослід повторити не менше 3-х разів.

3. Визначити швидкість падіння кульки за формулою: .

4. Виміряти густину досліджуваної рідини за допомогою ареометра, гус­тину кульки взяти з таблиць.

5. Обчислити коефіцієнт в’язкості за формулою (4).

6. Вивести формулу для обчислення похибок: абсолютної та відносної. Дані вимірювань та обчислень записати в таблицю, зробити висновки.

Таблиця

№ п/п	, м	, с	,	,	, м	v,	,	,	, %
									х
									х
									х
cер	х	х	х	х	х	х

Висновки:

Тестові завдання та контрольні запитання для визначення ступені готовності до виконання роботи та її захисту

1. Що називається коефіцієнтом в’язкості? Який його фізичний зміст?

2. Що зумовлює силу тертя у в’язкій рідині?

3. Якими одиницями вимірюють ?

4. Від чого залежить коефіцієнт в’язкості?

5. Як пояснити рівномірний рух кульки у в’язкій рідині?

6. В чому суть закону Стокса?

3