Определение вязкости жидкости по методу Стокса

Теория метода

Надвижущийся шарик в жидкости действуют трисилы: силатяжести - F _Т, выталкивающая архимедова сила F _в и сила сопротивления Fc . Силу тяжести и выталкивающую силу можно определить через объем шарика, плотность r шарика и плотность r ₀ жидкости:

F _Т =4 p r³ r g/3 (3)

F в =4 p r³ r _o g/3 (4)

Сила тяжести и выталкивающая сила постоянны. Сила сопротивления F_c прямо пропорциональна этой скорости и поэтому на начальном этапе она меньше силы тяжести и шарик падает равноускоренно. При этом сила сопротивления увеличивается и наступает момент, когда все три силы уравновешиваются. Шарик начинает двигаться равномерно:

F _Т = F _в + F_c или 4 p r ³ r g /3= 4 p r ³ r _o g /3+6 p h rv, (5)

откуда

(6)

Экспериментальная установка

Для определения вязкости жидкости по методу Стокса берется высокий цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью (рис.3). На сосуде имеются две кольцевые метки А и В. Метка А находится несколько ниже уровня жидкости и соответствует той высоте, где силы, действующие на шарик, уравновешивают друг друга и движение становится равномерным. Нижняя метка В нанесена для удобства отсчета времени в момент падения шарика.

Бросая шарик в сосуд, отмечают по секундомеру время t прохождения шариком расстояния l = АВ между двумя метками.

Если в формулу (6) подставить выражение для скорости движения v=l/t и вместо радиуса r ввести диаметр шарика d, то окончательная расчетная формула приобретает вид:

( 7)

Ход выполнения работы

1. Измеряют расстояние между метками А и В.

2. При необходимости измеряют с помощью ареометра плотность жидкости r ₀ [2] .

3. Измеряют микрометром или штангенциркулем диаметр d шарика.

4. Бросив шарик в сосуд с жидкостью, измеряют время t прохождения шариком расстояния между метками А и В.

5. По формуле (7) вычисляют вязкость жидкости h.

6. Аналогичные измерения проделывают с пятью шариками. Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 1 отчета.

7. По результатам всех пяти опытов находят среднее значение вязкости h .

8. Для оценки систематической погрешности измерения вязкости используют расчетную формулу (7). Из нее выводят формулу для вычисления относительной погрешности измерения. При этом считают, что табличные величины, входящие в формулу, не имеют погрешностей, а погрешности измеренных величин l, d, t и r определяются точностью приборов, использованных для их измерения.

9. Полученное значение вязкости сравнивают с табличной величиной для данной жидкости. При объяснении причин расхождения указывают, какой из используемых измерительных приборов вносит в окончательный результат наибольшую погрешность.

Отчет по лабораторной работе №1

«Вязкость жидкостей »

выполненной ……………………………………………. ……….

Определение вязкости жидкости по методу Стокса

Жидкость....................

Расстояние между метками А и В l =…....... ±..... …см

Плотность жидкости r ₀ = …… ± …… г/см³

Плотность материала шарика r = … … ± …… г/см³

№ п/п	Диаметр шарика d , мм	Время движения шарика t , с	Вязкость жидкости h , Па × с
1
2
3
4
5
*Среднее значение вязкости жидкости*

Формулы для расчета и расчет погрешности измерения вязкости жидкости¹:

Вывод: ……………………………………………………………………………………………..

Дополнительное задание:

Используя полученные значения вязкости, рассчитайте, а затемпроверьте экспериментально скорость установившегося движения контрольного тела, выданного вам преподавателем.

Размеры, форма и масса тела:

Материал – Форма -

Диаметр - Масса -

Формула и расчёт скорости движения шарика:

Экспериментальные данные о движении шарика:

Длина пути

Время движения

Скорость движения

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 295; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!