АП-13а,б; 43аб; 53 ЭМ-43,73,93 / lb / _6

Лабораторная работа №3 Изучение упругого и неупругого удара шаров.

Цель работы: проверка закона сохранения импульса для упругого и неупругого удара шаров.

Если в движущейся жидкости различные слои имеют разную скорость, то между ними возникают силы внутреннего трения. Опыт показывает, что сила внутреннего трения описывается законом Ньютона: сила пропорциональна площади поверхности

где - коэффициент пропорциональности, характеризующий свойства данной жидкости и называемый коэффициентом внутреннего трения или динамической вязкостью.

Если маленький шарик медленно движется в жидкости, он встречает сопротивление, обусловленное вязкостью жидкости, причем в этом случае наблюдается не трение шарика о жидкость, а трение отдельных слоев жидкости друг о друга: шарик покрывается тонким слоем жидкости, который движется со скоростью шарика, следующие более удаленные от шарика слои жидкости движутся со все уменьшающимися скоростями. Стокс теоретически показал, что при падении шарика в безграничной жидкости сила трения, действующая на него, выражается формулой

где v - скорость падения шарика, r – радиус шарика.

На падающий в жидкости шарик действуют три силы: 1) сила

вниз ( - плотность шарика, V – объем шарика, g- ускорение

направленная вертикально вверх.

При движении шарика скорость его возрастает, следовательно, растет и сила трения; при некотором значении скорости v, силы, действующие на шарик, уравновешиваются:

Движение шарика при этом будет равномерным (установившимся). Из условия (3) следует выражение для коэффициента внутреннего трения в виде

Учет наличия стенок сосуда, дна сосуда и верхней поверхности жидкости при движении шарика вдоль цилиндрического сосуда приводит к следующему выражению для коэффициента вязкости:

где R - радиус поперечного сечения цилиндрического сосуда, h -

высота столба жидкости в нем. Т.к. hr 1 для применяющейся

установки, то для вычисления коэффициента вязкости можно воспользоваться более простой формулой

подставке имеются винты и отвес, с помощью которых трубка устанавливается в вертикальном положении.

Порядок выполнения работы.

1.Определить диаметры трех стальных шариков с помощью микрометра с точностью 0,005 мм.

2.Опустить шарик в трубку с жидкостью.

3.С помощью секундомера определить время, за которое шарик, двигаясь равномерно, проходит отрезок S между метками А и В. Расстояние S измерить линейкой.

4.Повторить опыт с двумя другими шариками, результаты занести в таблицу.

5.Вычислить для всех трех случаев по формуле (7), в которой учтено, что при равномерном движении v = St .

6.Определить среднее арифметическое значение < > и погрешность измерения.