Порядок выполнения работы.

1. Диаметр каждого шарика (в данной работе их дается три) измеряют микрометром. Измерять диаметр каждого шарика следует в трех разных направлениях и взять его среднее значение. Результаты измерений заносят в табл. 2.

2. Массу каждого шарика определяют с помощью торсионных весов. Результаты наблюдений заносят в табл. 3.

3. Зная средние диаметр и массу шариков, рассчитывают их среднюю плотность ρ₁ по формуле

(8),

где m – средняя масса шариков,

d – средний диаметр шариков.

4. Плотность жидкости ρ₂ определяется с помощью ареометра, который погружен в небольшой цилиндрический сосуд, наполненный той же жидкостью, что и сосуд Стокса. При этом нужно следить, чтобы ареометр находился приблизительно на оси сосуда, а не вблизи его стенок.

5. Определение скорости падения шарика производится следующим образом. Шарик опускается в жидкость через отверстие 4. В тот момент, когда он проходит верхнюю метку , пускают в ход секундомер (метка расположена в таком месте сосуда, где движение шарика может считаться уже равномерным). Когда шарик, падая, проходит метку , секундомер останавливают и, таким образом, определяют время падения шарика между метками. Измерив расстояние ab = L линейкой, находят скорость падения шарика по формуле .

Внимание! При наблюдении за движением шарика (в момент пуска и остановки секундомера) глаз нужно перпендикулярно шкале.

6. Вычисляют динамический коэффициент вязкости шариков по формуле (7).

7. Рассчитывают систематические и случайные погрешности при измерении вязкости жидкости согласно формулам Приложения.

Контрольные вопросы

1. Что называется вязкостью?

2. В чем различие механизма вязкости в жидкости и газе?

3. В чем сущность метода Стокса?

4. В чем физический смысл коэффициента вязкости?

5. В каких единицах измеряется коэффициент вязкости?

6. Как изменяется с температурой динамический коэффициент вязкости?

7. Вывести расчетную формулу для вычисления вязкости по методу Стокса.

8. Как определяется скорость падения шариков?

9. Какие силы действуют на шарик во время его движения в жидкости?

10. Как определяются плотности жидкости и материала шариков?

Приложение

ФОРМА ОТЧЕТА

Титульный лист:

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ-УПИ

Кафедра общей физики

ОТЧЕТ

По лабораторной работе № 4

«Измерение вязкости жидкости по методу падающего шарика»

Студент(ка)_____________

Группа_________________

Дата___________________

Проверил_______________

На внутренних страницах:

1. Расчетная формула

,

где - плотность материала шариков,

ρ₂ – плотность жидкости,

d – среднее значение диаметра шариков,

g – ускорение свободного падения,

m – среднее значение массы шарика,

υ – скорость установившегося движения шарика в жидкости.

2. Эскиз установки.

3. Средства измерения и их характеристики:

Установка № …….. для определения вязкости жидкости.

Исследуемая жидкость – вакуумное масло.

Таблица 1.

Наименование средства измерения и его номер	Предел измерения или номинальное значение меры	Цена деления шкалы	Класс точности	Предел основной погрешности θосн
Торсионные весы №…
Микрометр №……..		0,01 мм		0,005 мм
Секундомер №…….. Шкалы: минутная секундная
Линейка
Ареометр № ………
Термометр № ………..

4. Результаты измерений.

4.1. Измерение диаметра шариков

Таблица 2.

di, мм	(di- ), мм	(di- )2, мм2
= …..мм

Среднее квадратичное отклонение:

= ……..мм.

Граница случайной погрешности:

= ………..мм,

где t(P,n) – коэффициент Стьюдента.

Граница неисключенной систематической погрешности:

θ_d = θ_осн = ……..мм.

Граница полной погрешности результата измерения диаметра:

Δd = = …….мм.

Результат измерения диаметра:

= ………..мм,

Δd = …………мм, P = 0,95

4.2. Измерение массы шариков.

Таблица 3.

mi, г	(mi- ), г	(mi- )2, г2
= …..г

Среднее квадратичное отклонение:

= ……..г.

Граница случайной погрешности:

= ………..г,

где t(P,n) – коэффициент Стьюдента.

Граница неисключенной систематической погрешности:

θ_m = θ_осн = …….. г.

Граница полной погрешности результата измерения массы:

Δm = = …….г.

Результат измерения массы:

= ………..г,

Δm = …………г, P = 0,95

4.3. Определение скорости установившегося движения шариков:

Расстояние между метками

L = ………. мм.

Измерение времени и скорости движения шариков:

Таблица 4.

τi, с	υi, мм/с	(υi- ), мм/с	(υi- )2, (мм/с)2
= …..с	= …..мм/с

Среднее квадратичное отклонение:

= ……..мм/с.

Граница случайной погрешности:

= ………..мм/с,

где t(P,n) – коэффициент Стьюдента.

Ввиду того, что граница неисключенной систематической погрешности θ_υ значительно меньше ε_υ, границу абсолютной погрешности результата измерения скорости установившегося движения шарика Δυ считаем приблизительно равной ε_υ.Δυ ≈ ε_υ

Граница полной погрешности результата измерения установившейся скорости шарика:

Δυ ≈ ε_υ = ……. мм/с.

Результат измерения скорости:

= ………..мм/с,

Δυ = …………мм/с, P = 0,95

4.4. Измерение плотности жидкости:

ρ₂ = ……… г/см³.

Граница систематической погрешности измерения плотности жидкости:

= ………..г/см³, P = 0,95.

4.5. Измерение температуры жидкости:

t = …………˚С,

Граница систематической погрешности измерения температуры:

= …………..˚С, P = 0,95.

5. Расчет искомой величины.

5.1. Расчет плотности материала шариков:

= ……………кг/м³.

5.2. Расчет вязкости жидкости:

= ………….. Па·с.

6. Расчет границ погрешностей.

6.1. Расчет границы абсолютной погрешности результата измерения плотности материала шариков:

= ……….кг/м³.

6.2. Расчет границы абсолютной погрешности результата измерения вязкости жидкости:

.

6.3. Расчет границы абсолютной погрешности результата измерения вязкости:

= ………Па·с.

7. Окончательный результат:

Вязкость жидкости при температуре t = ……..˚С

, P = 0,95.

8. Выводы.