Техника безопасности и правила поведения в физической лаборатории.
На рабочее место следует брать только то, что необходимо для выполнения лабораторной работы.
Категорически запрещается переносить приборы с одного рабочего места на другое.
В физической лаборатории следует строго соблюдать требования техники безопасности.
Прежде чем пользоваться прибором, нужно изучить его устройство и правила работы с ним (по методическим указаниям).
Никогда не пробуйте самостоятельно исправлять неисправные приборы – (их можно испортить еще больше). О неисправности прибора нужно доложить преподавателю или лаборанту.
Собранную электрическую цепь не подключайте к источнику тока до проверки ее преподавателем или лаборантом.
Категорически запрещается пользоваться оголенными проводниками.
После проведения измерений электрическая цепь должна быть разомкнута.
После выполнения лабораторной работы и одобрения полученных результатов преподавателем рабочее место приведите в порядок.
Лабораторная работа № 2.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
(ВЯЗКОСТИ) ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА.
Цель: познакомиться с понятиями ламинарного и турбулентного течений,
явлением внутреннего трения жидкости, научиться определять
коэффициент вязкости, используя метод Стокса.
Приборы и материалы: стеклянный цилиндр с исследуемой жидкостью на
подставке, мелкие свинцовые шарики, электросекундомер,
микрометр, масштабная линейка.
Теоретическое введение.
На всякое тело, двигающееся в вязкой жидкости, действует сила сопротивления. В общем случае величина этой силы зависит от многих факторов: от внутреннего трения жидкости, от формы тела, от характера обтекания и т.д.
Ламинарное (от лат. lamina - слой) течение – течение жидкости, при котором частицы жидкости движутся вдоль прямолинейных траекторий, не перемешиваясь. Такое течение наблюдается при отсутствии внешних воздействий в потоках, движущихся с малыми скоростями.
Когда скорость течения становится значительной, вначале возле стенок трубы, а затем и по всему объему, возникают беспорядочные завихрения жидкости – происходит перемешивание слоев. Такое течение называется турбулентным (от лат. turbulentus - беспорядочный).
Английский ученый О.Рейнольдс в 1883г., исследуя течения жидкостей и газов, обнаружил, что характер их течения зависит от значения безразмерной величины:
,
называемой числом Рейнольдса. Здесь ρ – плотность жидкости, υ – средняя скорость потока, d – диаметр трубы, η – коэффициент вязкости.
При малых значениях числа Рейнольдса течение является ламинарным, а при больших – турбулентным.
При ламинарном течении жидкость может быть представлена в виде слоев, которые скользят один относительно другого. Такое течение стационарно. При движении слоев жидкости с различными скоростями между ними возникают касательные силы, называемые силами внутреннего трения или силами вязкости.
Внутренние трение (вязкость) – свойство жидкости и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Слой газа или жидкости, движущийся быстрее, ускоряет более медленный слой, который в свою очередь, тормозит более быстрый слой.
Причиной внутреннего трения является наложение упорядоченного движения слоев газа с различными скоростями, и теплового хаотического движения молекул со скоростями, зависящими от температуры. При этом наложении происходит перенос импульсов упорядоченного движения молекул в направлении, перпендикулярном слоям, причем, перенос неравноправный.