Тема: Определение коэффициента вязкости жидкости

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №13

 

 

по дисциплине: Физика.

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

 

Тема: Определение коэффициента вязкости жидкости

 

Выполнил студент: АПМ-11-2 _______ Пунгина Е А

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О)

 

Проверил: __________ ________ __________

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

 

Оценка: ______________

 

Дата: ________________

 

 

Санкт-Петербург

2011 г.

Цель работы - определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.

 

 

Общие сведения

Вязкость — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

 

Пусть в заполненном жидкостью сосуде движется шарик, размеры которого значительно меньше размеров сосуда. Слой жидкости, прилегающий к шарику, движется со скоростью шарика. Соседние слои движутся с меньшими скоростями и, следовательно, между слоями жидкости возникает сила внутреннего трения. Дж.Г. Стокс показал, что эта сила при малых значениях скорости пропорциональна скорости движения шарика u и его радиусу r:

,

где h - коэффициент вязкости.

На шарик действуют три силы: сила тяжести Р, направленная вниз; сила внутреннего трения и выталкивающая сила F _в, направленные вверх. Шарик сначала падает ускоренно, но затем очень быстро наступает равновесие, т.е.

,

так как с увеличением скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным.

Сила тяжести , где m - масса шарика; g - ускорение свободного падения.

Так как m = r V где r - плотность материала шарика; V - его объем, то

.

Выталкивающая сила по закону Архимеда

,

где - плотность жидкости.

Таким образом, формулу с учетом выражений можно записать в виде

,

откуда

где - коэффициент вязкости жидкости, r – радиус шарика, g – удельная кв. падения, - плотность, R – радиус цилиндра сосуда, - скорость падения шарика.

 

Формула средней квадратичной погрешности:

n – число измерений.

 

 

Порядок выполнения работы

 

Установка для проведения эксперимента представляет собой большой цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью. Вдоль образующей цилиндра через каждые 20 см нанесены горизонтальные штрихи.

 

Последовательность проведения измерений следующая:

1) измерить при помощи микроскопа диаметр шарика d;

2) через отверстие в крышке прибора опустить шарик в жидкость;

3) измерить секундомером время t прохождения шариком участка пути, на котором скорость падения шарика постоянна;

4) повторить пп.1-3 с другими шариками;

5) определить температуру жидкости T, при которой производились измерения.

 

 

Подставив измеренные и известные величины в формулу, вычислить коэффициент вязкости h_i для каждого шарика.

 

№опыта	T, К	ж, кг/м3	, кг/м3	d*103м	r*103м	t, c	l, м	м/с	η
		0,97*103	8,93*103	4,5	2,25	3,37	0,2	0,059	1,48
		0,97*103	11,35*103	3,6	1,8	3,81	0,2	0,052	1,40
		0,97*103	11,35*103	3,6	1,8	3,85	0,2	0,052	1,40
		0,97*103	11,35*103	3,6	1,8	3,92	0,2	0,051	1,41
		0,97*103	7,8*103	3,0	1,5	7,30	0,2	0,027	1,24
		0,97*103	7,8*103	3,0	1,5	7,35	0,2	0,027	1,24
		0,97*103	7,8*103	3,0	1,5	7,25	0,2	0,027	1,24
		0,97*103	11,35*103	3,8	1,9	3,52	0,2	0,056	1,28
		0,97*103	11,35*103	1,7	0,85	8,85	0,2	0,023	1,28
		0,97*103	7,8*103			12,05	0,2	0,017	1,28

 

 

Расчеты: