1 курс. Солянка / физика / лабы / 6 / var3 / Лабораторная работа №6, 1 семестр

Лабораторная работа №6

Определение коэффициента вязкости жидкости.

Цель работы

Цель работы – определение коэффициента внутреннего трения касторового масла методом Стокса.

Теория работы

В жидкостях при движении одних слоев относительно других возникают силы трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Для величины силы внутреннего трения F между соседними слоями справедливо соотношение:

Это выражение можно рассматривать как определение коэффициента вязкости . - градиент скорости, - площадь слоев.

Как показал Стокс, на шарик, движущийся в безграничной жидкости с малой скоростью v, действует сила сопротивления среды

,

где - коэффициент вязкости жидкости, - скорость шарика, - его радиус.

В данной работе наблюдается падение металлического шарика в вязкой жидкости. Опыт проводится в цилиндрическом сосуде. С учетом влияния стенок цилиндра на движение шарика предыдущая формула приобретает вид

,

где k – поправочный коэффициент,

,

r – радиус шарика, R – радиус цилиндра. Предполагается, что .

Кроме силы сопротивления F, на шарик действует сила тяжести P и сила Архимеда F_A.

,

где - плотность шарика, - его объем, - ускорение свободного падения. Сила Архимеда определяется соотношением

,

где - плотность жидкости.

Если движение шарика имеет установившийся характер, т.е. его скорость постоянна, то

Подставляя формулы для и учитывая, что находим

Таким образом , определение коэффициента вязкости сводится к измерению скорости падения шарика в жидкости и его радиуса . Плотности шарика и жидкости предполагаются известными.

Схема установки.

Лабораторная установка состоит из высокого стеклянного цилиндра, заполненного маслом. Сверху имеется крышка с отверстием по оси цилиндра. На боковую поверхность цилиндра нанесены риски с интервалом 5 см. Для устранения параллакса момент прохождения шариком риски фиксируется при нахождении на одной линии шарика и рисок на противоположных образующих цилиндра. На рисунке обозначено:

O – шарик

N – наблюдатель

R – риски

Рабочая формула.

,

где - коэффициент вязкости,

- радиус шарика ,

- плотность шарика,

- плотность жидкости,

- ускорение свободного падения,

- поправочный коэффициент

- скорость шарика,

,

где - длина пройденного пути,

- время падения,

Измерения

Параметры установки

Измерение радиуса шариков

Цена деления шкалы микрометра

I шарик

№ опыта
Величина	1	2	3	4
x1	-0,19	0,48	0,6	0,24
x2	6,72	7,29	6,86	7,17
d	6,91	6,81	6,86	6,93
	0,0325	0,0675	0.0175	0.0525

II шарик

№ опыта
Величина	1	2
x1	0,19	0,36
x2	6,025	6,3
d	5,835	5,85
	0,0075	0,0075

Расчет погрешностей

Вывод

Вычисленный коэффициент внутреннего трения (вязкости) касторового масла составляет:

Лабораторная работа № 6

Определение коэффициента вязкости жидкости.

Работу выполнил студент