![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Вводное занятие
- •1. Случайные и систематические погрешности. Меры погрешности
- •2. Оценка случайных погрешностей прямых многократных измерений
- •3. Математическая обработка результатов прямых многократных измерений
- •4. Оценка погрешностей прямого однократного измерения и косвенных измерений
- •5. Предварительная подготовка к выполнению лабораторных работ
- •6. Оформление протокола лабораторной работы
- •7. Построение графиков
- •8. Задание к вводному занятию
- •9. Контрольные вопросы к вводному занятию
- •Литература
- •Лабораторная работа № 1 измерение времени соударения упругих тел
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость времени соударения от размера шаров
- •3. Задания
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 измерение начальной скорости пули с помощью баллистического маятника
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Измерение скорости пули
- •3. Зависимость скорости пули от ее массы
- •4. Оценка стандартного отклонения величины
- •5. Задания
- •6. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3 изучение вращательного движения маятника обербека
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость углового ускорения маятника от массы ускоряющего груза
- •3. Измерение углового ускорения
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4 определение момента инерции маятника обербека
- •1. Зависимость момента инерции маятника от расстояния грузов до оси вращения
- •2. Измерение момента инерции маятника
- •3. Оценка стандартного отклонения момента инерции
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 5 определение отношения теплоемкостей методом клемана и дезорма
- •1. Описание метода Клемана и Дезорма
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Измерение
- •4. Оценка стандартного отклонения величины γ
- •5. Теоретическое значение
- •6. Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 6 определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости по методу стокса
- •1. Теория эксперимента
- •2. Задания
- •3. Описание эксперимента
- •4. Задание к работе
- •6 30092, Г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Литература
Савельев И. В. Курс общей физики. – М.: Астрель, 2001. – Кн. 3: Молекулярная физика и термодинамика.
Савельев И. В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989. – Т. 1, § 68, 69, 72.
Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Академия, 2004.
Яворский Б. И. и др. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1973. – Т. 1, § 9.2, 10.1-10.5.
Кикоин И. К., Кикоин А. К. Молекулярная физика. – М.: Физмат, 1963. – Гл. 2, § 1–9.
Лабораторная работа № 6 определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости по методу стокса
Цель
работы – определение коэффициента
внутреннего трения жидкостей
и сравнение найденных экспериментальных
значений с табличными значениями.
1. Теория эксперимента
Возникновение
внутреннего трения в газах и жидкостях
связано с переносом импульса в направлении,
перпендикулярном скорости жидкости.
Если скорость направленного движения
в потоке жидкости изменяется от слоя к
слою (см. рисунок), то на границе между
слоями возникает сила, связанная с тем,
что молекулы, переходящие из быстрого
слоя в медленный, ускоряют медленный
слой, а молекулы, переходящие из медленного
слоя в быстрый, тормозят быстрый слой.
Для случая плоского течения жидкости
(газа) силу трения между слоями можно
оценить, используя приведенный ниже
рисунок, следующим образом [1–3].
Пусть
в направлении оси
течет жидкость, причем существует
градиент скоростей направленного
движения жидкости
вдоль оси
,
см. рисунок. Такой градиент скоростей
можно осуществить в аквариуме в слоях
жидкости между дном и поверхностью,
двигая с постоянной скоростью параллельно
оси
доску, лежащую на поверхности жидкости.
Верхние слои жидкости, прилегающие к
доске, вследствие трения между жидкостью
и доской будут двигаться с максимальной
скоростью, нижние слои жидкости из-за
внутреннего трения в жидкости также
придут в движение, скорость направленного
движения жидкости с приближением ко
дну аквариума будет уменьшаться.
Для
силы трения, приходящейся на единицу
площади площадки
,
расположенной параллельно оси
(касательного «натяжения»
внутри жидкости в направлении оси
),
исходя из второго закона Ньютона, можно
записать следующее выражение:
здесь
– коэффициент внутреннего трения
жидкости, выражающийся через массу
молекулы
,
концентрацию
,
среднюю скорость теплового движения
и длину свободного пробега
молекул.
При получении формулы учтено, что
число молекул жидкости, пересекающих
единичную площадку, расположенную
посередине между слоями жидкости с
координатами
и
за секунду в положительном и отрицательном
направлениях оси
,
из-за теплового их движения, равно
.
Молекулы, переходящие через слой с
координатой
из слоев с координатами
,
переносят импульс
направленного движения, это и приводит
к возникновению внутреннего трения
между слоями жидкости, характеризуемому
выражением .
Стокс установил, что сила трения, действующая на медленно движущийся в жидкости шар, равна
,
где
– скорость и
– радиус шара. Условием «медленности»
является малость безразмерногочисла
Рейнольдса (Re):
.
При
практическом использовании формулы
Стокс отметил, что при значениях числа
Рейнольдса
экспериментально измеренная сила
сопротивления и сила, вычисленная по
формуле , отличаются не более чем на 1
%, в случаях же
экспериментальные значения силы трения
больше расчетных примерно на 20 %.
При движении шара в жидкости, кроме силы трения (2), на него действуют сила Архимеда
и сила тяжести
,
где
– плотность жидкости;
– плотность материала шара;
– ускорение свободного падения. Скорость
свободно падающего в жидкости шара
возрастает до момента, когда сила тяжести
уравновесится силой Архимеда и силой
сопротивления. Затем шар движется
равномерно. Условие равномерного
движения шара имеет вид
.
Учитывая, что при
равномерном падении шара в жидкости
время
движения шара связано с высотой его
падения
формулой
,
из получаем формулу для расчета
коэффициента вязкости
.