Описание лабораторной установки.

Порядок выполнения работы

1. Измерить при помощи масштабной линейки расстояние между двумя метками, нанесенными на стенку сосуда с жидкостью.

2. Измерить с помощью микрометра диаметр шарика.

3. Опустить шарик в сосуд с исследуемой жидкостью и измерить секундомером время падения его между двумя метками.

4. Занести в таблицу значения всех величин (измеренных в опыте и табличных), необходимых для расчета коэффициента внутреннего трения.

5. По формуле (7) рассчитать коэффициент внутреннего трения жидкости.

6. Опыты повторить с 5 шариками.

7. С разрешения преподавателя включить цепь электронагревателя. Подогрев жидкость, повторить измерения, указанные в пунктах 2 и 3, и рассчитать коэффициент внутреннего трения при температурах ( ,), выше комнатной.

8. Построить график зависимости .

Таблица

№ опыта
1 2 3 4 5 Сред. знач.

Контрольные вопросы

1. Какие явления относятся к явлениям переноса, и почему они так называются?

2. В чем состоит сущность явления внутреннего трения? Механизм возникновения внутреннего трения.

3. Как записывается уравнение переноса для внутреннего трения (уравнение Ньютона)?

4. Дайте определениекоэффициента внутреннего трения, от чего он зависит? В каких единицах измеряется?

5. Какие силы действуют на шарик, падающий в вязкой жидкости?

6. Запишите уравнение равномерного движения шарика в жидкости.

Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики, Е.1.

2. Савельев И.В. Курс физики, Т.1

3. Шубин А.С. курс общей физики.

4. Грабовский Р.И. Курс физики.

Лабораторная работа №7 определение коэффициента внутреннего трения газа, средней длины свободного пробега и эффективного диаметра его молекул

Цель работы: практическое изучение одного из экспериментальных физических методов определения вязкости – метода Пуазейля.

Задачи работы:

1. Рассчитать коэффициент внутреннего трения (вязкость) воздуха, среднюю длину свободного пробега и эффективный диаметр молекул воздуха.

2. Исследовать зависимость коэффициента внутреннего трения газа от температуры.

Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с краном в нижней части, капилляр, помещенный в электронагреватель, источник питания электронагревателя, секундомер, мерный и запасной стаканчики.

Теоретическое введение. При движении слоев газа параллельно друг другу с различными по величине скоростями между ними возникают силы внутреннего трения (закон Ньютона)

,

где - коэффициент внутреннего трения газа (динамическая вязкость);

- градиент скорости;

S – площадь соприкосновения слоев;

Чтобы понять происхождение силы внутреннего трения, рассмотрим два соприкасающихся слоя газа, движущихся с различными скоростями и.

Каждая молекула газа участвует в двух движениях: хаотическом тепловом со средней скоростью и упорядоченном движении со скоростьюV. Вследствие хаотического теплового движения происходит непрерывный переход молекул из одного слоя в другой

Попав в другой слой, молекула сталкивается с молекулами этого слоя, в результате чего она либо отдает избыток своего импульса другим молекулам (если она прилетела из слоя, движущегося с большей скоростью), либо увеличивает свой импульс за счет других молекул (если она прилетела из слоя, движущегося с меньшей скоростью). В итоге импульс более быстро движущегося слоя убывает, а более медленно движущегося возрастает. Слои ведут себя так, как если бы к первому слою (скорость которого больше) была приложена тормозящая его движение сила, а ко второму слою (скорость которого меньше) – такая же по величине ускоряющая сила.