5.3. Метод отрыва капли

1. Найти массу стакана М₁ , для чего взвесить его на весах.

2. С помощью крана отрегулировать скорость вытекания капель дистиллированной воды из стеклянной трубки так, чтобы их получилось не более 10 - 12 в минуту.

3. Поместить под трубку стакан и отсчитать 100 - 150 капель.

4. Найти массу М₂ стакана с водой.

5. Найти коэффициент поверхностного натяжения  по формуле (10).

6. Повторить опыт 3 раза и найти среднее значение _ср.

7. Результаты измерений занести в таблицу.

8. Вычислить погрешности.

6. Контрольные вопросы

1. Опишите характер теплового движения молекул в жидкости.

2. Объясните, что значит «ближний порядок».

3. Почему при отсутствии внешних сил капля жидкости принимает форму шара?

4. На что затрачивается работа при увеличении поверхности жидкости?

5. Почему работа по увеличению поверхности пропорциональна изменению поверхности?

6. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения? В каких единицах он измеряется?

7. Какой физический смысл имеет величина F/2 в формуле (3)?

8. Что называется краевым углом? Какова его величина для полностью смачиваемых поверхностей, для несмачиваемых поверхностей?

Литература

1. Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1998.

2. Савельев И. В. Курс общей физики. В 3-х т.Т.1. — М.: Наука, 1982.

3. Детлаф А. А., Яворский Б. М., Милковская Л. Б. Курс физики. В 3-х т. Т.1. — М.: Высш. шк., 1973.

Лабораторная работа n 16 Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса

1. Цель работы

Определение коэффициента внутреннего трения (динамической вязкости) воды по скорости падения в ней шарика (метод Стокса) и вычисление числа Рейнольдса.

2. Теория вопроса Свойства жидкостей

Жидкость может быть приведена в движение различными силами: силой тяжести, разностью давления в различных местах объема, силами трения (вязкости) между слоями, движущимися с различными скоростями и т.д. Проведем в потоке жидкости линию тока так, чтобы вектор скорости в каждой точке лежал на касательной к этой линии. Течение называется установившемся (стационарным), когда форма и расположение линий тока, а также – значения скоростей в каждой ее точке со временем не изменяются. Течение жидкости называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит инетнсивное вихреобразование и перемешивание жидкокости (газа). Если можно пренебрегать сжимаемостью жидкости (газа) и силами вязкости, то для установившегося течения в каждой точке линии тока соблюдается соотношение (уравнение Бернулли):

(1)

Для вывода этого уравнения рассмотрим струю жидкости между сечениями S₁ и S₂, боковая поверхность которой образована линиями тока.

За малое время t через сечение S₁ войдет элементарный объем жидкости в форме цилиндра с основанием S₁ и высотой ₁ t. Каждая единица объема прошедший через S₁ жидкости вносит кинетическую энергию р₁₁/2 и потенциальную энергию р₁gh₁. Внешняя сила р₁S₁, действующая в сечении S₁, смещает указанный объем жидкости на ₁ t и поэтому совершает положительную работу, равную р₁S₁₁ t. За это же время t через второе сечение S₂ выйдет жидкость в объеме цилиндра S₂₂ t, а внешняя сила р₂S₂ совершит отрицательную работу, равную р₂S₂₂ t. При установившемся состоянии течения полная энергия жидкости в объеме струи между сечениеями S₁ и S₂ должна оставаться постоянной, поэтому сумма изменений всех видов энергии и работ внешних сил должна равняться нулю:

(2)

Предположим, что жидкость несжимаема (р₁=р₂), и струя не имеет разрывов; тогда объемы жидкости, ежесекундно поступающей через S₁ и выходящей через S₂, будут равны: S₁₁= S₂₂.

Произведя сокращения , мы получим уравнение (1).