- •С.Г.Авдєєв, т.І.Бабюк, п.В.Гель, о.С. Камінський
- •Розділ перший. Фізика атома та ядра Лабораторна робота № 6.1 визначення втрат енергії -частинок за довжиною вільного пробігу в повітрі
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.2 визначення активності джерела -випромінювання
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.3 визначення лінійного коефіцієнта ослаблення і енергії гамма-квантів у свинці для Co60
- •Теоретичні відомості
- •Фотоефект
- •Комптонівське розсіювання.
- •Утворення електронно-позитронних пар
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.4 вивчення іонізуючого випромінювання фотоемульсійним методом
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.5 визначення питомого заряду електрона методом магнетрона
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ другий Елементи статистичної фізики та термодинаміки Лабораторна робота № 7.1 визначення відношення теплоємностей газу методом клемана-дезорма
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.2 визначення коефіцієнта внутрішнього тертя та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.3 визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом стокса
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту і їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.4 визначення коефіцієнта теплопровідності металів
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.5 дослідження критичних явищ в системі рідина – пара
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.7вивчення розподілу максвелла за швидкостями для термоелектронів
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювань та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Література
- •Лабораторна робота № 7.8визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Обробка результатів експерименту та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Розділ третій. Фізика твердого тіла Лабораторна робота № 8.1 дослідження температурної залежності електропровідності напівпровідників і визначення енергії активації
- •Теоретичні відомості
- •Власна провідність напівпровідників
- •Домішкова провідність напівпровідників
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.2 вивчення ефекту холла в напівпровідниках
- •Теоретичні відомості
- •Використання ефекту Холла.
- •Хід роботи
- •Обробка експериментальних результатів
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.3 вивчення фотоелектричних явищ в напівпровідниках та характеристик напівпровідникового фотоелемента
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів експерименту та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.4 вивчення фізичних властивостей р-п-переходу в напівпровідниковому діоді
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів експерименту та їх аналіз
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №8.5принцип роботи та вольт - амперна характеристика тунельного діода
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.6 вивчення принципу роботи і зняття характеристик біполярного транзистора
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.7 дослдження зміни провідності напівпровідникових діодів залежно від температури
- •Теоретичні відомості
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 8.8 якісний рентгеноспектральний аналіз
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання робіт
- •Контрольні запитання
- •Найважливіші фізичні сталі
- •Періоди піврозпаду деяких ізотопів (т)
- •Корені і натуральні логарифми
- •Література
- •Навчальне видання
Хід роботи
1. Перед початком досліду посудина повинна не менше ніж наполовину заповнюватись водою.
2. Відкрити кран К, щоб вода витікала в допоміжну склянку.
3. Коли через кілька секунд вода почне витікати окремими краплинами, забрати допоміжну склянку і підставити мензурку, одночасно вмикаючи секундомір і відмічаючи висоту рівня води h1.
4. Коли в мензурці збереться 50 см3води, зупинити секундомір, закрити кран К і відмітити новий рівень води в посудині h2.
5. Виміряти кімнатну температуру Ті атмосферний тискратм.
6. Всі дані вимірювань, а також значення радіуса капіляра r та його довжину L занести в таблицю.
h1 (м) |
h2 (м) |
V (м3) |
(с) |
Т (К) |
р (Н/м2) |
r (м) |
L (м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обробка результатів експерименту
1. За формулою (5) розрахувати значення р.
2. За формулою (2) визначити коефіцієнт внутрішнього тертя повітря .
3. За формулою (4) вирахувати середню довжину вільного пробігу молекул повітря .
4. Знайти абсолютну та відносну похибки експерименту. Зробити висновки.
Контрольні запитання
1. Середня довжина вільного пробігу молекул та число зіткнень в одиницю часу.
2. Закон Пуазейля.
3. Коефіцієнт в’язкості, його фізичний зміст, одиниці вимірювання.
Лабораторна робота № 7.3 визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом стокса
Мета роботи:визначити коефіцієнт в’язкості рідини при кімнатній температурі.
Прилади і матеріали:прилад Стокса, стальні кульки, мікрометр, масштабна лінійка, секундомір, термометр.
Теоретичні відомості
Під час руху рідини між її шарами виникають сили внутрішнього тертя, які діють таким чином, щоб зрівняти швидкості всіх шарів. Виникнення цих сил пояснюється тим, що шари, які рухаються з різними швидкостями один відносно одного, обмінюються молекулами. Молекули з більш швидкого шару передають молекулам більш повільного шару певний імпульс, внаслідок чого вони починають рухатись швидше. Молекули з більш повільного шару одержують в швидкому шарі певний імпульс, що викликає його гальмування.
Розглянемо рідину, що рухається в напрямі осі Х (рис. 7.3.1). Нехай шари рідини рухаються з різними швидкостями. На осі Z візьмемо дві точки на відстані dZодна від одної. Швидкості потоку відрізняються в цих точках на величинуdu. Відношенняdu/dZхарактеризує зміну швидкості потоку в напрямі осі і носить назвуградієнта швидкості.
Сила внутрішнього тертя (в'язкості), що виникає між двома шарами, прямо пропорційна площі S їх дотику і градієнта швидкості — це є закон Ньютона для внутрішнього тертя:
, (1)
Рис. 7.3.
де – коефіцієнт внутрішнього тертя (в'язкості).
Якщо в формулі (1) чисельно взяти S і, то, тобто, коефіцієнт динамічної в'язкості чисельно дорівнює силі внутрішнього тертя, яка виникає на кожній одиниці поверхні двох шарів, що дотикаються і рухаються один відносно одного з одиничним градієнтом швидкості.
У системі СІ вимірюється в кгм-lc-l, ця одиниця спеціальної назви не має.
У системі СГС вимірюється в гсм-lc-l, ця одиниця коефіцієнта в'язкості називається пуазом. Часто користуються меншою одиницею – сантипуазом: 1 сантипуаз дорівнює 0,01 пуаза.
Коефіцієнт динамічної в'язкості залежить від природи рідини і з підвищенням температури зменшується. В'язкість відіграє суттєву роль в процесі руху рідин і газів. Шар рідини, який безпосередньо прилягає до твердої поверхні, в результаті прилипання залишається відносно неї нерухомим. Швидкість решти шарів зростає з віддаленням від твердої поверхні. Наявність шару рідини (мастила) між поверхнями твердих тіл, що труться, сприяє значному зменшенню сил тертя.
Поряд з коефіцієнтом динамічної в'язкості часто користуються поняттям коефіцієнта кінематичної в'язкості:
,
де – густина рідини.
В системі СІ вимірюється в м2с-1; в СГС одиницею коефіцієнта кінематичної в'язкості є см2с-1, ця одиниця називаєтьсястоксом.
У даній роботі для вимірювання коефіцієнта в'язкості рідини (розчин гліцерину, трансформаторне масло) застосовується метод Стокса, суть якого полягає в тому, що на кульку, яка рухається в рідині, діє сила внутрішнього тертя і гальмує її рух (рис. 7.3.2). Ця сила визначається законом Стокса ,
де r— радіус кульки;
u— її швидкість.
Якщо кулька падає в рідині, то на неї крім сили тертя f, будуть діяти сила тяжіння P=mg=gVі виштовхувальна сила АрхімедаP1=1gV, рівна вазі рідини і об'єму кульки (V— об'єм кульки,— густина кульки,p1— густина рідини).
На основі другого закону Ньютона маємо:
.
Розв’язком одержаного рівняння є вираз:
, (2)
в чому можна переконатись безпосередньою підстановкою. Оскільки величина з часом дуже швидко зменшується, то швидкість кульки спочатку зростає, але через малий проміжок часу стає постійною
, (3)
де — об’єм кульки.
Рис. 7.3.
Швидкість кульки можна визначити, знаючи відстань між мітками і час t, за який кулька проходить цю відстань:
.
Тоді з виразу (3) випливає, що коефіцієнт в’язкості дорівнює:
. (4)