Laba_13_1R

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

«Санкт-Петербургский Горный университет»

Кафедра общей и технической физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа №13

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Автор: студент гр. СПС-18 ___________ Ибрагимова Р.Ф.

(подпись) (Ф.И.О)

Проверил: доцент ___________ Фицак В.В.

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2019

Цель работы: определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.

Краткие теоретические сведения:

1. Явление, изучаемое в лабораторной работе: вязкость.

2. Основные определения:

Вязкость - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.

Скорость – физическая величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло.

Градиент скорости – быстрота изменения скорости по мере изменения расстояния между слоями (по перпендикуляру).

Сила – это физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел или полей.

3. Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

Закон внутреннего трения (вязкости) Ньютона : при переносе импульса от слоя к слою происходит изменение импульса этих слоёв. Это значит, что на каждый из этих слоёв действует сила, равная изменению импульса. Сила эта есть не что иное, как сила трения между слоями газа, движущимися с различными скоростями.

Где j – плотность потока импульса

– градиент скорости,

ɳ - коэффиент пропорциональности (коэффициент вязкости), Па*с

Сила вязкого трения - это сила, которая возникает в слоях жидкости (газа) и стремится уровнять скорости течения в потоке, передавая импульс (количество движения) от быстротекущих слоев жидкости или газа более медленным слоям.

Где S – площадь соприкосновения слоев,

Сила тяжести - это сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела:

где m - масса тела, = кг

- ускорение свободного падения,

Закон Архимеда - на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме погруженной части тела:

где - плотность жидкости или газа, в которое погружено тело, =

V- объем тела, =

Закон Стокса - это закон, определяющий силу сопротивления F, испытываемую твёрдым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченной вязкости жидкости.

;

где - скорость движения шарика, [ ] = м/с,

- радиус шарика, [ ] = м

ŋ -коэффициент вязкости жидкости, [ŋ]= Па с

Основные расчетные формулы:

1.Скорость при равномерном движении:

, м/с

где l - длина участка пути, =м

t - время прохождения шариком участка пути, =c

2.Коэффициент вязкости жидкости:

Па с

где - радиус шарика, [ ] = м,

- плотность шарика, [ ] = кг/м³

- плотность жидкости, [ ] = кг/м³

- ускорение свободного падения,

Среднее значение коэффициента вязкости жидкости , Па с

где - номер измерения

- значение коэффициента вязкости жидкости -того измерения, [ ]=Па с

Схема установки:

- сила тяжести, [ ] = Н;

- сила внутреннего трения, [ ] = H;

- выталкивающая сила, [ ] = H.

Таблица 1. Результаты измерений

Физ.величина
Ед. измерения Номер опыта
1	21			55	1,375	15,37		0,025	1,15	0,094
2				80	2	8,94		0,0436	1,394
3				70	1,75	8,92		0,0437	1,065
4			11,35	40	1	17,8		0,0219	0,694
5				50	1,25	13,47		0,0289	0,821
6				55	1,375	10,18		0,0383	0,75

Примеры вычислений:

1)Исходные данные:

ρ_{(касторовое масло)}= 960

ρ_{(свинец)}= 11350

ρ_(сталь)= 7800

2)Погрешности прямых измерений:

= 0,1^oC;

= 5·10^-3м;

=1·10^-2м;

∆t = 0,01с.

3) Вычисления:

= 0,979 Па*с

= 12,45 с

4. Погрешности косвенных измерений:

_{Отклонение экспериментального значения вязкости жидкости от теоретического:}

Вывод: В результате опыта мы получили следующее среднее значение коэффициента вязкости жидкости с использованием метода Стокса: Коэффициент вязкости (полученный)=0,979 ±0,094 Па . Коэффициент вязкости (теоретический)=0,987 Па . Отклонение полученного значения от теоретического равно 0,81%