Протокол выполнения лабораторной работы

1
2
3
. . .
15

Обработка результатов измерений

1. Вычислите ,ипо формулам (1), (2), (3), приведенным выше.

2. Сравните результаты расчета , приведенные в таблице, с величинойи определите количество результатов измерений, которые укладываются в отрезок. Вычислите их относительное количество:.

3. То же самое проделайте, взяв вместо его удвоенное значение. Вычислите относительное количество измерений, попадающих в отрезок

4. В качестве результатов работы приведите величины ,,и.

Контрольные вопросы.

1. Какие виды статистических распределений физических величин вы знаете?

2. Запишите формулы для распределений Максвелла и Гаусса.

3. Что называется радиоактивностью? Напишите формулу для закона радиоактивного распада.

4. Какие виды радиоактивных превращений Вам известны?

5. Что такое постоянная радиоактивного распада, среднее время жизни радионуклида и период полураспада? Какова связь между ними?

Раздел 2.

«Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса»

1. Краткая теория.

Движение молекул газа в термодинамически равновесной системе полностью хаотично. Из основных представлений кинетической теории следует, что газы испытывают в 1 секунду порядка столкновений (соударений). Число столкновений (среднее) за 1с

,

где d – эффективный диаметр молекулы газа; n – концентрация (т.е. число молекул в единице объёма); ;- среднеарифметическая скорость молекул.

Среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями, называется средней длиной свободного пробега :

.

В газах и жидкостях вследствие хаотичного движения молекул происходит необратимый процесс переноса различных физических величин. Эти явления объединяются общим названием «явления переноса».

Объектами переноса могут быть количество движения (импульс), энергия и масса. В зависимости от этого различают следующие явления переноса: вязкость, теплопроводность и диффузия.

Перенос импульса молекулами из соприкасающихся слоёв газа или жидкости, в которых молекулы движутся с разными скоростями в одном направлении, определяют силы внутреннего трения (их называют вязкостью).

Сила внутреннего трения F между двумя слоями жидкости или газа, движущимися с разными скоростями в одном направлении, определяется уравнением:

,

здесь - градиент скорости, т.е. изменение скорости на единицу длины в направлении осих. Ось х направлена перпендикулярно направлению движения жидкости или газа. Коэффициент вязкости , где- плотность газа или жидкости.

При движении тела в вязкой среде возникает сопротивление этому движению. При малых скоростях и обтекаемой форме тела сопротивление обусловлено вязкостью жидкости. Слой жидкости, непосредственно прилегающий к твёрдому телу, прилипает к его поверхности и увлекается им. Следующий слой увлекается за телом с меньшей скоростью. Таким образом между слоями возникают силы внутреннего трения.

При падении шарика радиуса r в вязкой жидкости на него действуют две противоположно направленные силы. Одна из них f обусловлена гравитацией за вычетом выталкивающей (архимедовой) силы. Другая сила F обусловлена внутренним тернием. Из теории следует, что

, (1)

, (2)

где - коэффициент вязкости (или внутреннего трения);- плотность вещества шарика;- плотность жидкости;g – ускорение силы тяжести; - скорость шарика.

Как видно из (2), сила растёт с увеличением скорости до тех пор, пока не установится равенство силf и F:

. (3)

С этого момента шарик движется равномерно и прямолинейно (установившееся движение). Из (3) следует, что коэффициент вязкости

. (4)

Выражение (2) для силы сопротивления движению шара в вязкой жидкости было впервые получено Дж. Стоксом. Поэтому метод определения вязкости по исследованию движения шарика в жидкости называют методом Стокса. В методе Стокса по формуле (4), измерив r и и пользуясь известными значениями,иg, определяют коэффициент вязкости жидкости.

Цель работы – измерение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.