II. Методика работы.

Свойство сред (жидкостей и газов) оказывать сопротивление движению в них инородных тел называется внутренним трением, или вязкостью. Это явление было изучено Исааком Ньютоном (1643-1727гг.) Вязкость проявляется в том, что при сдвиге соседних слоев среды относительно друг друга возникает сила противодействия – напряжение сдвига и, следовательно, сила сопротивления, которая для обычных сред пропорциональна величине скорости v относительного движения слоев. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом динамической вязкости, или просто вязкостью  среды.

Из закона вязкого трения Ньютонa следует, что

 = F / S(d/dx) (2.1)

Единица измерения вязкости в системе СИ:  = кг·м^-1·с^-1 = Па·с

В 1851г. английский физик и математик Джордж Габриель Стокс установил, что сила сопротивления, испытываемая твердым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченной вязкой жидкости (в соответствии с законом вязкого трения Ньютона), прямо пропорциональна величине скорости v шарика, направлена навстречу движению v и описывается формулой, носящей имя Стокса:

F_с = 6r v, (2.2)

где r – радиус шарика.

На шарик, находящийся в сосуде с жидкостью, действуют следующие силы:

1. сила тяжести, направленная вниз, к центру Земли

F_т = mg =V_cg = d³_cg/6 (2.3)

2. выталкивающая сила Архимеда (ок. 287-212 до н.э.), направленная вверх

F_А = V _гл g = d³_гл g/6 (2.4)

3. сила сопротивления жидкости (сила Стокса), также направленная вверх:

F_с = 3d v (2.5)

Здесь d – диаметр шарика, V - его объем, _с и _гл - плотности стали и глицерина соответственно, g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

При установившемся движении скорость шарика постоянна, т.е. ускорение его движения равно нулю, и, следовательно, по 2-му закону Ньютона, результирующая всех сил также равна нулю. С учетом знаков:

F _рез = Fс+ F_А - F_т = 0 (2.6)

Подставим в (2.6) выражения сил из (2.3), (2.4) и (2.5) и получим:

d³ (_c_гл) g/6=3d v,(2.7)

откуда коэффициент вязкости

= d² (_c_гл) g/18v (2.8)

Так как скорость v=l/t, где l- расстояние, пройденное шариком при установившемся движении за время t, то расчетная формула для определения коэффициента вязкости приобретает вид:

= d² (_c_гл) g t /18 l (2.9)

Здесь d, l, t – непосредственно измеряемые величины;

_cи _гл –берется из таблиц физических величин.

III. Порядок измерений и таблица результатов.

1. С помощью линейки измерить расстояние l между рисками А и В на мерной шкале, расположенной за стеклянным цилиндром.

2. С помощью микрометра измерить диаметр шарика d.

3. Осторожно опустить шарик сверху в глицерин примерно в центре сечения сосуда.

4. С помощью секундомера определить время t прохождения шарика между рисками А и В .

5. Результаты измерений занести в таблицу измерений.

6. Повторить измерения по пунктам 25 еще с 4-мя шариками разных диаметров.

Таблица

№ опыта	l, см	d, мм	t, c	iПас	срПас	Па с	ср, Пас
1
2
3
4
5