Для студентов 1 / описание лабораторных работ / Лабораторная работа № 21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21

Определение вязкости жидкости по методу Стокса.

Приборы и принадлежности: цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью, шарики, микрометр, секундомер.

Введение.

Определение вязкости жидкости методом Стокса основано на изменении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз , действуют три силы (см. рисунок): сила тяжести F_T равная , сила сопротивления среды F_C эмпирически установленная Стоксом и равная 6··r·υ и сила Архимеда F_A равная . Сила тяжести и сила Архимеда

постоянны по модулю, а сила сопротивления

увеличивается с увеличением скорости шарика до

тех пор, пока сила тяжести не уравновесится

суммой сил сопротивления и Архимеда. С этого

момента ускорение шарика обращается в нуль, и

движение становится равномерным.

F_T=F_A+F_C

или

(4)

откуда (5)

где – плотность материала шарика; ₀ – плотность жидкости;

r – радиус шарика; υ – скорость падения шарика.

В общем случае для шарика, падающего вдоль оси цилиндрического сосуда радиусом R, необходимо учитывать влияние боковой поверхности на скорость движения. Однако при выполнении условия R>>r влияние боковой поверхности ничтожно мало и его можно не учитывать.

Таким образом ,измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости.

Выполнение работы.

Для определения вязкости материалов по методу Стокса берут высокий цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью. На сосуде имеются две кольцевые метки. Верхняя метка устанавливается на высоте, которая соответствует месту уравновешивания сил, приложенных к шарику. Движение от верхней метки становится равномерным. Нижняя метка нанесена для удобства отсчета времени.

Бросая шарик в сосуд, отмечают по секундомеру время t прохождения шариком расстояния l между метками.

Так как и , то расчетная формула принимает вид

Задание.

1. Измерить микрометром диаметр каждого из пяти шариков не менее трех раз.

2. Вычислить средний диаметр <d> каждого шарика.

3. Опустить шарик в сосуд так, чтобы он двигался по оси цилиндра.

4.Измерить время прохождения шарика между метками.

2. Вычислить коэффициент вязкости исследуемой жидкости.

Результаты измерений занести в таблицу, которую необходимо составить самостоятельно.

2. Сделать выводы по работе.

Таблица.

N n/n	d1·10-3, м	d2·10-3, м	d3·10-3, м	<d>·10-3, м	t,c	L·10-3, м	·10-6, Па·c	<>·10-6, Па·c
1
2
3
4
5

Контрольные вопросы.

1.Объяснить природу вязкости трения и дать его математическое описание.

2.Вывести рабочую формулу для коэффициента вязкости.

3.В чём состоит метод определения вязкости жидкости по Стоксу?

Где он применяется в практике.