Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса




НазваниеЛабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса
Дата08.10.2012
Размер37.5 Kb.
ТипЛабораторная работа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4.


ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ЖИДКОСТИ

ПО МЕТОДУ СТОКСА.


ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: 1. Стеклянный цилиндрический сосуд

с исследуемой жидкостью.

2. Микрометр или штангенциркуль.

3. Секундомер.

4. Стеклянные шарики.

5. Пинцет.

6. Масштабная линейка.


ТЕОРИЯ МЕТОДА.

На твердый шарик падающий в вязкой жидкости, действуют три силы: сила тяжести - Р, подъемная - FA (сила Архимеда), и сила сопротивления движению - FC , обусловленная силами внутреннего трения жидкости.





FA

FC


P


При этом все три силы действуют по вертикали: сила тяжести - вниз, подъемная сила и сила сопротивления - вверх.

При движении шарика слой жидкости, граничащий с его поверхностью, прилипает к шарику и движется со скоростью шарика. Ближайшие смежные слои жидкости также приводятся в движение, но получаемая ими скорость тем меньше, чем дальше они находятся от шарика.

Если шарик падает в жидкости, простирающейся безгранично по всем направлениям и при отсутствии каких-либо завихрений (это предположение справедливо при малой скорости падения и маленьком размере шарика), то, как показал Стокс, сила сопротивления равна


Fс =6 πηvr (1)


где η - коэффициент внутреннего трения жидкости, v – скорость шарика, r - его радиус.

Вывод этой формулы довольно сложен и поэтому не может быть приведен здесь, его можно найти в специальной литературе.

По закону Архимеда выталкивающая шарик сила равна:


FA = (4/3)πr3ρжg (2)


Здесь ρж - плотность жидкости, g - ускорение силы тяжести.

Сила тяжести, действующая на шарик, изготовленный из материала с плотностью ρш равна


P = (4/3)πr3ρшg (3)


В случае падения шарика в жидкости уравнение движения имеет вид


ma = (4/3)πr3ρшg - (4/3)πr3ρжg - 6 πηvr (4)


Сила сопротивления с увеличением скорости движения шарика возрастает, а ускорение уменьшается и наконец шарик достигает такой скорости, при которой ускорение становится равным нулю, тогда уравнение (3) принимает вид


(4/3)πr3g(ρш - ρж) - 6 πηvr = 0 (5)


В этом случае шарик движется с постоянной скоростью v . Такое движение шарика называется установившимся.

Решая уравнение (5) относительно коэффициента внутреннего трения, получаем


η = (2(ρш - ρж) r2g)/9v (6)


Определяя величины, находящиеся в правой части равенства, можно определить коэффициент внутреннего трения жидкости.


ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

Прибор состоит из стеклянного цилиндра с нанесенными на нем двумя кольцевыми горизонтальными метками. В цилиндр налита исследуемая жидкость так, чтобы уровень жидкости был на 5-8 см выше верхней метки.

Цилиндр укреплен на подставке с установочными винтами, при помощи которых можно добиться строго вертикального расположения цилиндра.


ИЗМЕРЕНИЯ.

Для измерения коэффициента внутреннего трения жидкости, употребляются очень маленькие стеклянные шарики. Диаметр этих шариков измеряют штангенциркулем или, микрометром.

Перед проведением измерений установите подставку по уровню.

Набрав определенный объем жидкости и взвесив ее, определите плотность исследуемой жидкости - ρж .

Измерив диаметр шарика, опустите его в цилиндр с исследуемой жидкостью, глаз наблюдателя должен быть при этом установлен против верхней метки, чтобы она сливалась в одну прямую. В момент прохождения шарика через эту метку пускают в ход секундомер, который выключают в момент прохождения шариком второй метки. Зная время прохождения шариком расстояния между метками можно вычислить скорость установившегося движения.

Повторить измерения для десяти разных шариков.


ВЫЧИСЛЕНИЯ.

Считая, что к моменту прохождения шариком верхней отметки скорость его уже установилась, получим


v=l/t

где t - время прохождения шариком расстояния между метками, l - расстояние между метками.

Подставляя в формулу (6) значения v, r, g а также ρж и ρш (плотность стекла равна 3 г/см3 ) получим значение коэффициента внутреннего трения.

Значение коэффициента внутреннего трения рассчитывается для каждого шарика, затем определяется среднее значение и вычисляется относительная ошибка результата.

В системе СИ коэффициент внутреннего трения измеряется в н сек/м.

Результаты измерений оформляются в виде таблицы.

Похожие:

Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЛабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса
...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЛабораторная работа Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса
Каждый следующий, более удаленный от мм слой движется со скоростью, меньшей предыдущей, и таким образом в жидкости возникает градиент...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЛабораторная работа №6 определение температурной зависимости коэффициента вязкости жидкости
Целью работы является измерение коэффициента вязкос-ти жидкости методом Стокса и получение эмпирической за-висимости вязкости от...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconОтчет по лабораторной работе №20 определение коэффициента внутреннего трения и средней длины свободного пробега молекул воздуха
Приборы и принадлежности: установка для определения коэффициента внутреннего трения, секундомер, термометр, барометр
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЛабораторная работа №5 определение коэффициента внутреннего трения воздуха и длины свободного пробега молекул
Экспериментальное определение коэффициентов внутрен-него трения и диффузии воздуха, длины свободного пробе-га и эффективного диаметра...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЦель работы экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения
Цель работы – экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения  для опытного трубопровода постоянного сечения; сравнение...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЦель работы экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения
Цель работы – экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения  для опытного трубопровода постоянного сечения; сравнение...
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconОпределение коэффициента внутреннего трения воздуха и длины свободного пробега молекул
Такие процессы носят название кинетических. Все эти процессы, приближающие тело к состоянию равнове
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЛабораторная работа №3 Изучение режимов движения жидкости, определение числа Рейнольдса
Установить опытным путём наличие двух режимов движения жидкости, а также переход одного режима в другой
Лабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса iconЭти потери в круглых трубопроводах, работающих полным сечением, вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха: (1) где  – безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом гидравлического трения (коэффициентом Дарси
Определить по опытным данным, воспользовавшись формулами (1) и (3), значение коэффициента гидравлического трения и величины коэффициента...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница