2. Экспериментальная часть. Метод стокса

Этот метод сводится к измерению скорости падения шарика в прозрачных жидкостях средней вязкости.

На небольшой шарик, падающий вертикально в жидкости, действуют три силы:

1. сила тяжести , где r – радиус шарика,  – плотность шарика, g – ускорение свободного падения;

2. выталкивающая сила Архимеда , где  – плотность жидкости;

3. сила сопротивления, обусловленная силами вязкости между слоями жидкости, окружающими шарик, эта сила направлена против движения шарика вверх и была определена Стоксом F_c=6rv, где v – скорость установившегося движения шарика в жидкости.

Первые две силы постоянны, третья пропорциональна скорости v. По достижении шариком некоторой определенной скорости выталкивающая сила и сила сопротивления уравновешивают силу тяжести шарика, вследствие чего шарик начинает двигаться без ускорения (с постоянной скоростью):

.

(3)

Подставим в (3) выражения сил, тогда

.

(4)

Заменив в (4) , v = H/t,, где d – диаметр шарика, H – высота, которую шарик проходит с постоянной скоростью, t – время, за которое шарик проходит высоту H с постоянной скоростью, получим расчетную формулу для коэффициента вязкости

.

(5)

Приборы: микрометр, секундомер, линейка.

Вискозиметр Стокса (рис. 3) представляется собой стеклянный цилиндр 1 с исследуемой жидкостью. Вдоль стеклянного цилиндра размещают две кольцевые проволочные метки 2, 3, расстояние между которыми H измеряют линейкой 4.

Рис. 3

3. Порядок проведения измерений. Обработка результатов измерений

1. По указанию руководителя, перемещая метки 2, 3, устанавливают высоту H.

2. Микрометром измеряют диаметр пяти шариков.

3. Бросая шарик в жидкость, определяют с помощью секундомера время прохождения шариком расстояния H.

Результаты измерения заносят в таблицу 1.

Таблица 1

 =…кг/м3; ж =…кг/м3; H =…см.
№	di, мм	ti, c	, м2с10-6	, м2с10-6	, (м2с)210-12
1
2
3
4
5

=.

Так как в формулу (5) входит произведение квадрата диаметра шарика на время его падения , то удобнее усреднить сразу произведение .

4. По средним результатам измерений, используя формулу (5), рассчитывают коэффициент вязкости .

5. Погрешность измерения коэффициента вязкости рассчитывают по формуле

,

(6)

где

(7)

Результат измерений и расчета записывают в виде