- •Учебное пособие
- •Введение
- •Приближённое определение погрешностей функции z одного переменного
- •Приближённое определение погрешностей функции нескольких переменных
- •Глава I механические свойства
- •1.1 Проверка законов движения на машине атвуда Цель работы: изучение законов Ньютона, проверка законов равноускоренного движения.
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности Машина Атвуда, секундомер, грузы с перегрузками.
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Проверка законов путей (независимости ускорения от пройденного пути)
- •Часть 2. Проверка зависимости ускорения от движущей силы
- •Часть 3. Проверка зависимости ускорения от массы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.2 Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Определение жесткости пружины статическим способом
- •Часть 2. Определение жесткости пружины динамическим способом
- •V. Содержание отчета
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Определение момента инерции маховика без грузов.
- •Часть 2. Определение момента инерции маховика с грузами.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.4 Определение момента инерции стержня
- •I. Теоретическое введение
- •II Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.5 Определение скорости полета пули баллистическим маятником
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.6 Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опорах
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.7 Определение коэффициента вязкости жидкости
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.8 Определение плотности воздуха при нормальных условиях и его молекулярной массы
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.9 Определение отношения теплоемкостей газа методом адиабатического расширения.
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.10 Экспериментальная проверка закона гука и определение модуля юнга по растяжению проволоки
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.11 Изучение явлений переноса в воздухе при комнатной температуре
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
II. Приборы и принадлежности
Вискозиметр Стокса, шарики, микрометр, секундомер, измерительная линейка.
III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
Один из методов определения коэффициента внутреннего трения жидкости (метод Стокса) состоит в том, что замеряется скорость равномерного движения шарика в жидкости, его радиус и плотность. По данным измерения вычисляется коэффициент внутреннею трения исходя из следующих рассуждений: шарик, при своем движении в жидкости, обволакивается жидкостью. Ближайший к шарику слой имеет скорость, равную скорости движения шарика, все последующие слои имеют меньшую скорость.
Если движение слоев жидкости относительно друг друга ламинарное (без завихрений), то при этом условии на шарик действуют следующие силы
(рис. 3).
1. Сила тяжести:
(4)
2. Выталкивающая сила FА согласно закону Архимеда определится:
(5)
3. Сила внутреннего трения (вязкого сопротивления):
(6)
где mш и mж — масса шарика и жидкости,
и — их плотности,
r — радиус шарика,
V —- скорость падения шарика,
g — ускорение свободного падения,
—коэффициент вязкости.
Движение шарика, падающего в вязкой жидкости, лишь в первое время будет ускоренным, в этом случае: (7)
С возрастанием скорости возрастает сила вязкого сопротивления и с некоторого момента движение можно считать равномерным, то есть справедливо равенство:
или (8)
Подставив в (8) значения (4), (5),(6) получаем:
откуда
(9)
Для средней части сосуда, ограниченной рисками А и В (рис. 3), где движение равномерное, скорость равна: ,
где l — расстояние АВ,
t — время падения шарика между рисками А и В.
Уравнение (9) справедливо лишь тогда, когда шарик падает в безграничной среде. Если шарик падает вдоль оси трубки радиуса R, то приходится учитывать влияние боковых стенок. Учитывая поправки, формула (9) примет вид:
, (10)
где кг / м3 , кг /м3
IV. Выполнение работы
Микрометром измеряют радиус шарика (в двух диаметрально противоположных направлениях) записывают среднюю величину.
Опускают шарик в жидкость, и после прохождения им от поверхности 5 — 10 см, включают секундомер.
Выключить секундомер после того, как шарик пройдет 80 см.
Данные измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1
Dшар (м) |
|
|
|
|
|
rшар (м) |
|
|
|
|
|
L (м) |
|
|
|
|
|
t (с) |
|
|
|
|
|
V (м/с) |
|
|
|
|
|
Rтрубки (м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле (10) определить коэффициент вязкости.
Проделать последовательность п.1-5 для четырех других шариков.
По пяти опытам определить среднее значение коэффициента вязкости .
Вычислить абсолютную ошибку каждого измерения . Из них определить среднее значение и для него относительную погрешность: .
Записать окончательный результат в виде: