Вопросы к отчету
1. В чем состоит явление внутреннего трения в жидкостях и чем оно обусловлено?
2. Запишите и объясните формулу Ньютона. Каков физический смысл коэффициента динамической вязкости? В каких единицах она измеряется?
3. В чем проявляется динамическая вязкость жидкости?
4. Что такое кинематическая вязкость и где она используется?
5. Какие силы действуют на шарик, падающий в вязкой жидкости? Выведите рабочую формулу.
6. Почему уровень жидкости должен быть выше верхней метки?
7. Как произвести отсчет по шкалам микрометра?
8. В каком порядке проводятся измерения? Как убедиться, что в данном опыте справедлива формула Стокса?
Дополнительное задание
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНИЦ ПРИМЕНЯЕМОСТИ МЕТОДА
Метод Стокса
применим лишь в том случае, если выполнены
условия, при которых справедлива формула
Стокса: радиус сосуда R
много больше радиуса шарика r
и числа Рейнольдса для всех шариков, по
крайней мере, не превышает 10, что является
условием для ламинарного обтекания
шарика жидкостью. Число Рейнольдса
может оказаться большим, если мала
динамическая вязкость, велика скорость
падения шарика и применяется шарик
большого диаметра.
Если опыт поставлен правильно, то измеренное значение динамической вязкости для данной жидкости не должно зависеть от радиуса используемого шарика. Это предлагается проверить, используя шарики разных диаметров, от 2-3 мм до 10-15мм. При этом предлагается исследовать зависимость измеренного значения η от диаметра шарика.
Для этого сначала берут 3-4 шарика приблизительно одного диаметра и проводят измерения коэффициента динамической вязкости жидкости, после чего вычисляют . Затем берут шарики из одного материала, но разных диаметров и определяют коэффициент динамической вязкости с помощью этих шариков.
Если все значения η, полученные с более крупными шариками, не выходят значительно за границу интервала , то эти шарики применимы для измерения η данной жидкости.
Чтобы исключить влияние близости стенок сосуда, вместо формулы (9) лучше пользоваться формулой с поправкой
(Д1)
где R – радиус сосуда. Его можно измерить штангенциркулем.
Строят график, откладывая по горизонтальной оси радиус шариков, а по вертикальной – значение η, полученное с данным шариком. Отступление графика от горизонтали говорит о явной зависимости результатов измерения от диаметра шарика. Наклонным участкам графика соответствуют диаметры шариков, непригодных для определения η данной жидкости.
По данным опыта нужно также вычислить числа Рейнольдса для разных размеров шарика.
Можно проделать то же исследование с шариками из другого материала. Результаты измерений следует обсудить с преподавателем.
Литература
Гольдин Л. Д. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Л. Д. Гольдин.- М.: Наука. Любой год издания.
Грибов Л. А. Основы физики / Л. А. Грибов, Н. И. Прокофьева.- М.: Градарика, 1998.
Детлаф А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, В. М. Яворский.- М.: Высшая школа, 1989.
Евсеева Л. А. Методические указания к оформлению отчетов по лабораторным работам по физике. / Л. А. Евсеева.- Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов: СГТУ, 1985.
Савельев И. В. Курс общей физики, т. 2. / И. В. Савельев.- М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. Любой год издания.
Трофимова Т. И. Курс физики. / Т. И. Трофимова.- М.: Высшая школа, 2002.