5 Порядок выполнения работы

5.1. Определение плотности шарика и жидкости

5.1.1. Измерить микрометром или штангенциркулем диаметр шарика 3 раза (каждый раз изменяя его положение). Найти среднее значение диаметра

<d> = (d_l + d₂ + d₃)/3 (16)

5.1.2. Взвесить шарик, определив его массу, и, рассчитав объем, вычислить его плотность ( ρ_ш ): ρ_ш = m_ш / V_ш (17)

5.1.3.Взвесить мерный цилиндр (стакан). Заполнить его до метки исследуемой жидкостью. Определить вес жидкости и рассчитать её плотность ρ_ж:

ρ_ж = m_ж/ V_ж (18)

5.2. Измерение времени опускания шарика и расчет коэффициента вязкости (η) по формуле (15).

1. С помощью пинцета опустить шарик в цилиндр с жидкостью ближе к оси цилиндра и замерить секундомером время прохождения шариком расстояния между двумя кольцевыми метками. Расстояние измерить линейкой. При отсчёте времени глаза наблюдателя должны находиться на уровне соответствующей метки.

1. Произвести опыты 5 раз с 5-ю различными шариками.

2. Вычислить по результатам измерений вязкость жидкости η.Найти среднее <η_ср> значение из получившихся значений η. Рассчитать погрешность Δη_ст по формуле Δη_ст=<η_ср> - η_i, где i=1, …, 5.

2. Оценить абсолютную погрешность определения вязкости, используя выражение:

(19)

5.2.5. Оценить доверительный интервал определения вязкости жидкости по формуле Стьюдента при значении доверительной вероятности, равной 95 % для каждого шарика и для всей серии измерений.

Данные пунктов 5.2.1. – 5.2.5. занести в таблицу 1.

Таблица 1 Результаты измерений.

h=______, ρ_ш=______, ρ_ж=______

№	dcр	tсp	ηср	Δηnр аппр		Δηст АЛст	Δηnр , α=0,95
1
2
3
4
5
		<ηср>

Δρ_ш=δρ_ш·ρ_ш= ρ_ш =______

Δρ_ж= δρ_ш·ρ_ш= ρ_ш =______

Δt=______

Δh=______

5.3. Записать результат в виде

η = <η>± Δη

Сравнить полученное значение со справочными данными для используемой жидкости. Сделать вывод

6 Контрольные вопросы

6.1. Чем обусловлена вязкость жидкости? 6.2 Уравнение Ньютона.

3. Что такое коэффициент вязкости?

4. Почему формула Стокса справедлива при медленном равномерном движении шарика малого диаметра в безграничной среде? Что означает «безграничная среда»?

5. Какие течения называют ламинарными и турбулентными?

6. Для какого движения справедлива формула силы сопротивления (по Ньютону)?

7. Как проверить, установилось ли движение шарика в жидкости?

8. 2. Проверьте, было ли обтекание шарика ламинарным.

9. Что называется градиентом скорости?

10. Влияет ли на результат вашего опыта диаметр сосуда, в котором производятся измерения?

11. За счет чего возникают систематические и случайные погрешности в данной работе? Каков физический смысл числа Рейнольдса?

12. Назовите единицу измерения коэффициента вязкости в СИ.

13. Напишите и поясните формулу, которой можно рассчитать вязкость жидкости по методу Стокса.

14. . Как меняется вязкость жидкостей при увеличении температуры.

15. Уравнение Аррениуса.

16. Запишите формулу Ньютона для коэффициента динамической вязкости. Сделайте поясняющий рисунок.

17. Что называется коэффициентом динамической вязкости? Поясните его физический смысл и выведите его размерность.

18. Объяснить механизм внутреннего трения для газов и жидкостей. Как зависит от температуры вязкость газов и жидкостей? Почему?

19. Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости? Сделайте рисунок, запишите второй закон Ньютона для шарика, падающего в вязкой жидкости.

20. Почему, начиная с некоторого момента, шарик движется равномерно?

21. Как зависит скорость падения шарика от его диаметра?

22. Имеет ли смысл использование уточненной формулы (10) при вы­полнении работы на данной установке?

23. Выведите приближенную расчетную формулу (9) для коэффициента вязкости.

7 Содержание отчета

1. Наименование работы

2. Цель работы

3. Описание используемого оборудования.

4. Схема установки (рисунок 8)

5. Краткое описание хода работы. Используемые формулы

6. Результаты измерений (таблицы 1)

7. Результаты расчетов

8. Выводы