2.4. Опис лабораторної установки та методики проведення дослідів.
Схема установки наведена на рис. 2.3, где 1 – посудина з рідиною, що обертається; 2 – позначка поверхні нерухомої рідини; 3 – поверхня рідини, що обертається; 4 – голка координатометра; 5, 6 – вертикальна і горизонтальна шкали координатометра; 7, 8 – рукоятки переміщення вимірювальної голки по горизонталі і вертикалі; 9 – тумблер включення приладу; 10 – регулятор числа обертів; 11 – покажчик числа обертів; 12 – вимірювальний блок.
Схема для виміру координат точок на поверхні рідини в нерухомій посудині й посудині, що обертається, наведена на рис. 2.4. У циліндричній посудині 1 (рис. 2.3) знаходиться трансформаторна олія. Спочатку, при нерухомій рідині, роблять виміри, необхідні для обчислення її об’єму. Голкою 4 координатометра 12 торкаються поверхні рідини і роблять відлік по вертикальній шкалі 5. Отримане значення ZП (рис. 2.4) заносять у таблицю 2.1. Далі тією ж голкою торкаються дна посудини, і знову роблять відлік. Отримане значення ZД (рис. 2.4) також заносять у таблицю 2.1. Різниця показань ZД – ZП дає глибину шару нерухомої рідини в посудині HH.
|
Рис. 2-3. Дослідна установка: |
Радіус посудини дорівнює 8 см, однак крайнє ліве (чи праве) положення голки координатометра відповідає радіусу 7,5 см. З отриманих даних можна обчислити об’єм нерухомої рідини, значення якого також заносять у таблицю 2.1. Далі включають установку тум-блером 9 (рис. 2.3) і встановлюють задане викладачем число обертів регулятором 10. Після чого знімають координати вільної поверхні обер-тання (поверхні рівного тиску) переміщаючи голку координатометра за допомогою ручок 7 і 8 (рис. 2.3) і торкаючись нею поверхні рідини, що обертається. Результати вимірів для двох різних швидкостей обертання заносять у таблицю 2.2, три останніх рядки якої необхідні для побудови графіків hi = f (r2i) для двох різних швидкостей обертання. |
2.5. Обробка результатів вимірювань.
За результатами вимірів в масштабі 1:1 у робочому зошиті повинні бути побудовані два переризи поверхні обертання рідини. Дані, необхідні для розрахунків параметрів для таблиці 2.1, найкраще брати з цих кривих.
За формою поверхні обертання можна визначити кутову швидкість обертання. Для цього необхідні графіки hi = f (r2i), побудовані для двох переризів за даними таблиці 2.2. Позначення в таблиці 2.2 відповідають позначенням на рис. 2.4. Побудовані в координатах hi = f (r2i) експериментальні точки повинні знаходитись на прямій лініі, тангенс кута нахилу якої (tg ) пропорційний 2 :
(2.13)
Для підвищення точності tg визначається за всією сукупністю точок.
Слід зауважити, що визначений за графіком tg має розмірність м–1 (або см–1), тому величини, які входять до формули (2.13) повинні бути узгоджені між собою (якщо r та h виміряні у см, то g повинно бути у см/c2 ), але краще скористатись системою СІ.
Також обчислюється об’єм нерухомої рідини і об’єми параболоїдів обертання для двох швидкостєй обертання.
Розрахунки необхідних параметрів, зазначених у таблиці 2.1 роблять по відповідних формулах.
Таблиця 2.1.