Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Определение динамического коэффициента




Вязкости методом Стокса

Цель работы: определить динамический коэффициент вязкости жидкости, изучая падение шарика в ней.

Методика эксперимента

Метод Стокса заключается в измерении скорости падения в жидкости медленно движущихся небольших тел сферической формы. В данной работе таким телом является шарик, помещенный в цилиндрический сосуд, который может поворачиваться в вертикальной плоскости.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз, действуют три силы (рис. 2.4): сила тяжести ; сила Архимеда ; сила сопротивления среды .

Стокс экспериментально установил, что при движении шарика радиусом r со скоростью v относительно среды, сила сопротивления равна

. (2.8)

Сила тяжести вычисляется по формуле

, (2.9)

где r – радиус шарика; - объём шарика; r0 – его плотность.

Сила Архимеда определяется следующим образом:

, (2.10)

где r - плотность жидкости; V – объём шарика.

В начале движения скорость шарика будет возрастать, следовательно, будет возрастать сила сопротивления среды [см. формулу (2.8)]. Возрастание скорости продолжается до тех пор, пока сила тяжести не уравновесит две другие силы. В дальнейшем устанавливается равномерное движение ( ), будет выполняться равенство:



. (2.11)

Подставляя в формулу (2.11) выражения для сил (2.8), (2.9) и (2.10), получим:

.

Из последнего равенства находим коэффициент вязкости

,
где 4r 2 = d 2 (d – диаметр шарика); (l – путь, пройденный шариком с постоянной скоростью v; t – время падения шарика).

Окончательная расчетная формула для определения динамического коэффициента вязкости методом Стокса имеет вид:

. (2.12)

Порядок выполнения работы

1. Масштабной линейкой измерить однократно расстояние l между метками А и В. (рис. 2.5).

2. Повернуть сосуд так, чтобы шарик оказался в удлиненном конце сосуда.

3. Когда шарик начнет падать и достигнет отметки А, включить секундомер. Внимание! Шарик не должен двигаться вдоль стенок сосуда.

4. Секундомер выключить, когда шарик достигнет отметки В. Записать время t прохождения шариком расстояния АВ в таблицу 2.3.

5. Повторить пункты 2 - 4 пять раз.

Примечание. Диаметр шарика измерен штангенциркулем, его значение приведено на установке.

Таблица 2.3

l, м t, c параметры постоянные e Dh
      d = м r0 = кг/м3 r = кг/м3   g = 9,81 м/с2      
 
 
 
 

 

Обработка результатов измерений

1. Вычислить среднее значение времени движения шарика .

2. По формуле (2.12) рассчитать среднее значение динамического коэффициента вязкости , подставляя среднее значение времени .

3. Вычислить относительную погрешность определения динамического коэффициента вязкости по формуле

.

4. Рассчитать абсолютную погрешность определения динамического коэффициента вязкости по формуле .

5. Записать результат в виде ед. изм.

6. Сделать вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение динамического коэффициента вязкости.

2. В каких единицах измеряется динамический коэффициент вязкости?

3. В чём различие механизма внутреннего трения в жидкости и газе? Как зависит вязкость газов и жидкостей от температуры?

4. Запишите условие равновесия сил при равномерном падении шарика в вязкой жидкости.

5. Выведите расчетную формулу (2.25) для определения динамического коэффициента вязкости.

Лабораторная работа




Читайте также:
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (772)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.009 сек.)