- •Московский государственный университет прикладной биотехнологии
- •Лабораторный практикум по физике
- •Введение
- •4Ая страница
- •Раздел I. Термодинамика. Молекулярно-кинетические явления переноса.
- •Определение показателя адиабаты методом клемана-дезорма
- •I.Описание установки.
- •II. Методика работы
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Вывод:
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости по методу стокса
- •I. Описание установки. Приборы и принадлежности.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок измерений и таблица результатов.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Вывод:
- •Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом (методом Пуазейля)
- •I. Описание установки:
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Литература
- •Раздел II. Колебания. Волны.
- •Исследование затухающих и вынужденных колебаний
- •Упражнение 1
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2
- •I. Методика работы
- •II. Описание установки.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Выводы к упражнению 2:
- •Лабораторная работа № 5 (1-11) определение скорости звука в твердых телах методом кундта
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел III. Электростатика. Постоянный ток
- •Лабораторная работа № 6 (2-4) определение емкости конденсатора баллистическим гальванометром
- •Упражнение 1.
- •III. Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 7 (2-1) измерение сопротивлений при помощи моста уитстона
- •Из формулы сопротивления для однородного проводника
- •Или, в зависимости от знака х, наоборот:
- •III. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел IV. Электромагнетизм
- •Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Вывод:
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 (2-15) определение кривой намагничиваия железа
- •I. Описание установки.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел V. Волновая оптика
- •Изучение явления интерференции света от двух когерентных источников (опыт Юнга)
- •III. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Определение длин волн в спектре с помощью дифракционной решетки
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы
- •Изучение закона малюса
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы.
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы
- •II. Методика работы.
- •Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Раздел VI. Квантовая оптика
- •Определение температуры нити накаливания с помощью яркостного пирометра
- •I. Описание установки.
- •II. Методика работы.
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Обработка результатов.
- •Дополнительное задание.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 (3-19) изучение фотоэлемента с внешним фотоэффектом
- •I. Описание установки
- •II. Методика работы
- •III. Порядок выполнения работы
- •Снятие вольтамперной характеристики
- •Снятие световой характеристики
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы
- •Ознакомление с работой газового лазера
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
- •Приложение I. Погрешности прямых и косвенных измерений
- •2.Абсолютная и относительная погрешности
- •3.Доверительные границы. Доверительная вероятность (коэффициент надежности)
- •4.Задача обработки результатов наблюдений
- •5. Систематические и случайные погрешности
- •6. Однократные и многократные измерения а. Однократные измерения
- •Б. Многократные измерения
- •В. Сложение погрешностей
- •7.Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •А. Порядок операций при обработке результатов прямых многократных измерений
- •Б. Пример обработки результатов прямых многократных измерений
- •8. Обработка результатов косвенных измерений
- •А. Метод частных дифференциалов
- •Б. Метод дифференциала логарифма
- •В. Порядок операций при обработке результатов косвенных измерений
- •2. Округление погрешностей
- •3. Правила построения графиков экспериментальных зависимостей
- •Вопросы для защиты в форме круглого стола
IV. Обработка результатов измерений.
Рассчитать значения коэффициентов вязкости по формуле (2.9) для каждого опыта.
Определить среднее арифметическое значение вязкости:
срi |n , где n = 5.
Определить отклонение i для каждого опыта: i = срi .
Рассчитать среднюю погрешность определения вязкости:
срi n.
Рассчитанные значения занести в таблицу.
V. Вывод:
Коэффициент вязкости глицерина, определенный по методу Стокса равен:
ср +ср ) = Па с
Контрольные вопросы
Какие т-д системы называют неравновесными? Назовите основные явления переноса.
В чем заключается явление диффузии? Запишите закон Фика и поясните его суть.
В чем заключается явление теплопроводности? Запишите закон Фурье и поясните его суть.
В чем заключается явление вязкого трения? Запишите закон Ньютона и поясните его суть.
Как объясняются явления переноса с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
Поясните, как явление внутреннего трения в жидкости иллюстрирует принцип противодействия Ле Шателье-Брауна.
Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Критерий Рейнольдса.
Является ли определение вязкости по методу Стокса прямым или косвенным измерением?
Определите размерность коэффициента вязкости в системе Си, используя формулу Стокса.
Выведите расчетную формулу для коэффициента вязкости.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 (I-I6)
Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом (методом Пуазейля)
Цели работы: 1)определить коэффициент динамической вязкости воздуха;
2)
I. Описание установки:
Для определения коэффициента динамической вязкости воздуха по методу Пуазейля предназначена экспериментальная установка, общий вид которой приведён на рис. 3.1.
Рис. 3.1. установка для определения вязкости воздуха.
Воздух в капилляр 2 нагнетается микрокомпрессором, вмонтированным в блок управления. Величина объёмного расхода воздуха устанавливается посредством регулятора b и измеряется реометром 1. Следует отметить, что во всём диапазоне изменения объёмного расхода скорость движения воздуха в капилляре сравнительно невелика (до 40 м/с), так что не нарушается ламинарный режим течения.
Для определения разности давлений воздуха на концах капилляра предназначен - образный водяной манометр 4, колено которого соединены с камерами отбора давления 3.
Геометрические размеры капилляра: Диаметр d и длина указаны на лицевой панели установки.
Из паспорта =
II. Методика работы.
Для определения коэффициента вязкости воздух продувается через тонкий канал (капилляр) с небольшой скоростью. При малых скоростях потока течение в канале является ламинарным, т.е. поток воздуха движется отдельными слоями, и его скорость в каждой точке направлена вдоль оси канала.
Характер течения определяется безразмерной величиной – числом Рейнольдса, определяемой по формуле (…) введения. Если Re1000, то течение ламинарное; при 1000Re2000 – смешенное; приRe2000 – турбулентное течение (для гладких труб). Ламинарное течение устанавливается на некотором расстоянии от входа в капилляр, поэтому для достижения достаточной точности эксперимента необходимо выполнение условия R<<, где R – радиус, - длина капилляра.
Рис. 3.2: а – Движение воздуха в капилляре диаметром d;
б – поперечное сечение капилляра.
Если рассмотреть течение газа в круглом канале диаметром d = 2R при ламинарном течении на основании закона вязкого трения Ньютона, получим параболический закон изменения скорости V газа по радиусу канала:
V = (R2 – r2), (3.1)
где P2 – P1 – разность давлений на концах капилляра.
Рис.3.3. Распределение скорости потока по сечению канала
Вычислим объёмный расход (объём газа или жидкости, протекающий за единицу времени через поперечное сечение канала). Разобьём поперечное сечение канала на кольца шириной dr (рис. 6 б). объёмный расход газа через кольцо радиусом r и толщиной dr можно представить в виде:
, (3.2)
где V – средняя скорость движения газа.
Соответственно объёмный расход газа Q через канал:
Q=. (3.3)
Интегрируя, получаем формулу Пуазейля:
Q= (3.4)
Соотношение (3.4) используется для экспериментального определения коэффициента вязкости газа. Измеряя объёмный расход Q и разность давлений воздуха на концах капилляра длинойи диаметромd, коэффициент вязкости можно рассчитать по формуле:
. (3.5)
В системе СИ коэффициент динамической вязкости измеряется в .
Чтобы проверить, является ли течение воздуха через капилляр ламинарным, надо посчитать число Рейнольдса, учитывая, что средняя скорость потока равна отношению расхода Q к сечению канала:
, (3.6)
Тогда с учетом формулы (I.8)
. (3.7)