Міністерство освіти і науки України

Національний університет „ Львівська Політехніка “

Кафедра фізики

ЗВІТ

Про виконання лабораторної роботи №24

Визначення коефіцієнта в’язкості рідини та величини сили Стокса

Виконав

студент групи КН-113

Іванська Н.Б.

Перевірив:

Білинський Ю.М.

Львів – 2005 р.

Мета роботи: виміряти коефіцієнт в’язкості рідини методом Стоксса і визначити величину сили Стокса.

Прилади і матеріали: довга скляна трубка, наповнена досліджуваною рідиною, свинцеві кульки, секундомір, мікрометр.

Короткі теоретичні відомості:

Коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює силі тертя, що виникає між шарами рідини одиничної площі при градієнті швидкості, який =1.

dV/dZ - градієнт швидкості.

Коеф. в’язкості вимірюється в [Па*с].

Метод Стокса - вимірювання шв. невеликих сфер. тіл, що повільно рухаються в рідині. При русі в рідині тверде тіло покривається тонким нерухомим відносно тіла шаром рідини і сили внутрішнього тертя виникають між шарами рідини, а не між твердим тілом і рідиною. Отже, сила внутрішнього тертя не залежить від матеріалу твердого тіла, яке рухається в рідині, а залежить тільки від форми тіла і властивостей рідини.

F_a

F_т mg = 4/3p*r³r_тg;

V - const F_a = 4/3p*r³r_рg;

F_т = 6*p*h*r*v;

mg = F_a +F_т;

mg 4/3p*r³r_тg = 4/3p*r³r_рg + 6*p*h*r*v;

h = (d² (r_т - r_р)*g*t)/18*L*((D+2.4d)/D) ;

F_т^* = 3*p*h*d*L/t;

F_т = 1/6*p*d³(r_т - r_р)*g;

dF_т = ((F_т - F_т^*)/ F_т)*100%;

Фізичні величини, які вимірюються прямим способом: d - діаметр кульки; t - час, за який кулька проходить відстань 650_мм.

Основні характеристики приладів: трубка з досліджуваню рідиною має дві позначки: верхню S і нижню F. Поміжок часу t, протягом якого кулька проходить відстань між позначками, визначають секундоміром; діаметр кульок d вимірюють мікрометром.

Таблиці результатів вимірюваннь ( величини, розмірності похибки прямих вимірювань):

№ кульки	d, мм	t, с	h, Па*с	Dh, Па*с
1	1,16	1,72	17,52*103	18,10%
2	2,01	1,36	38,73*103	18,80%
3	2,04	1,55	45,37*103	17,80%
4	2,07	1,55	46,58*103	17,80%
сер.	1,82	1,55	36,77*103	17,90%

Обчисленя шуканоїт величини за робочою формулою:

h₁ = (0,00116²*(11,3*10³ - 1,26*10³)*9,8*1,72)/18*0,65*((25+2,4*1,16)/25) =0,01752*10³ Па*с;

h₂ = (0,00201²*( 11,3*10³ - 1,26*10³)*9,8*1,36)/ 18*0,65*((25+2,4*2,01)/25) = 0,03873*10³ Па*с;

h₃ = (0,00204²*( 11,3*10³ - 1,26*10³)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*2,04)/25) = 0,04537*10³ Па*с;

h₄ = (0,00207²*( 11,3*10³ - 1,26*10³)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*2,07)/25) = 0,04658*10³ Па*с;

h_сер = (0,00182²*( 11,3*10³ - 1,26*10³)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*1,82)/25) = 0,03677*10³ Па*с;

F_т^* = 3*3.14*36.77*10³*1.82*0.65/1.55 = 246.36*10³ H;

F_т = 1/6*3.14*2.07³(11,3*10³ - 1,26*10³)*9.8 = 456.72*10³ H ;

dF_т = ((456.72*10³ - 246.36*10³)/ 456.72*10³)*100% = 42%.

Обчислення похибок (формули та розрахунок):

Dh/h = e = 2*Dd/d+(Dr_т + Dr_р)/(r_т - r_р) + Dg/g(нехтуєм) + Dt/t + 0 +DL/L + DD/D +Dd/d + DD/D = 3*Dd/d+(Dr_т + Dr_р)/(r_т - r_р) + Dt/t +DL/L + D2*D/D;

Dd = 0.005 мм;

Dt = 0.05 сек;

DD = 0.5 мм;

Dr = 0.5 кг/м³;

DL = 0.5 мм.

₁ = (3*0,005/1,16 + (0,5*10³ +0,5*10³)/(11,3*10³ - 1,26*10³ )+0.5/1.16 + +0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 18,1%;

₂ = (3*0,005/2,01 + (0,5*10³ +0,5*10³)/(11,3*10³ - 1,26*10³ ) +0.5/1.36 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 18,8%;

₃ = (3*0,005/2,04 + (0,5*10³ +0,5*10³)/(11,3*10³ - 1,26*10³ ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,8%;

₄ = (3*0,005/2,07 + (0,5*10³ +0,5*10³)/(11,3*10³ - 1,26*10³ ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,8%;

_сер = (3*0,005/1,82 + (0,5*10³ +0,5*10³)/(11,3*10³ - 1,26*10³ ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,9%;

Запис кінцевого результату:

h_сер = 36,77*10³ Па*с;

_сер = 17,9%;

dF_т = 42%.

Аналіз результатів та висновки: виміряла коефіцієнт в’язкості рідини методом Стокса, h_сер = 36,77*10³ Па*с, і визначила величину сили Стокса F_т^* = =246.36*10³ H. Використовуючи визначену величину h_сер, обчислила за формлою величину сили Стокса для кульки №4. Для кульки №4 розрахував величину сили Стокса F_т як різницю між силою тяжіння і виштовхувальною силою Архімеда, що діють на цю кульку. Оцінив відносну похибку у визначенні сили Стокса згідно з формулою, dF_т = 42%.

Великі похибки спричинені неточністю вимірювання та обчислення.

Засвоїв закон Стокса та дослідила його на практиці.

Підпис студента

Оцінка виконання роботи

Допуск	Захит	Дата виконання

Підпис викладача