Лабораторная работа: Определение коэффициента вязкости прозрачной жидкости по методу Стокса
где 
– коэффициент внутреннего трения жидкости; 
– скорость шарика; 
– его радиус.
Кроме силы 
на шарик действует сила тяжести 
и архимедова сила 
, равная весу 
вытесненной шариком жидкости. Для шара
; 
,(3)
где 
, 
– плотность материала шарика и исследуемой жидкости.
Все три силы будут направлены по вертикали: сила тяжести – вниз, подъемная сила и сила сопротивления – вверх. Первое время, после вхождения в жидкость, шарик движется ускоренно. Считая, что к моменту прохождения шариком верхней метки скорость его уже установилась, получим
,
где 
– время прохождения шариком расстояния между метками, 
– расстояние между метками.
Движения шарика возрастает, ускорение уменьшается и, наконец, шарик достигнет такой скорости, при которой ускорение становится равным нулю, тогда
.(4)
Подставляя в равенство (4) значение величин, получим:
.(5)
Решая уравнение (5) относительно коэффициента внутреннего трения, получаем расчетную формулу:
.(6)
Рис. 3. Прибор Стокса
На рисунке 3 представлен прибор, состоящий из широкого стеклянного цилиндра с нанесенными на него двумя кольцевыми горизонтальными метками 
и 
(
– расстояние между метками), который наполняется исследуемой жидкостью (касторовое масло, трансформаторное масло, глицерин) так, чтобы уровень жидкости был на 5¸8 см выше верхней метки.
Порядок выполнения работы
Для измерения коэффициента внутреннего трения жидкости, например, масла, берутся очень маленькие шарики. Диаметр этих шариков измеряют микрометром. Время падения шарика – секундомером.
1. С помощью микрометра измерьте диаметр шарика.
2. Измерьте время опускания каждого шарика между двумя метками и 
. Шарик опустите в отверстие воронки и в момент прохождения через верхнюю метку включите секундомер, а в момент прохождения через нижнюю метку его выключите.
3. Проведите опыт не менее пяти раз.
4. Измерьте расстояние между метками. Вычислите скорость движения шарика и по формуле (5) найдите значение коэффициента вязкости.
5. Плотность жидкости и шариков возьмите из таблицы физических величин.
6. Найдите среднее значение коэффициента вязкости, оценить абсолютную и относительную погрешности измерений.
|
№ п/п |
|
|
|
К-во Просмотров: 439
Бесплатно скачать Лабораторная работа: Определение коэффициента вязкости прозрачной жидкости по методу Стокса
|
