ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра физики

Лаборатория молекулярной физики

Лабораторная работа №106

КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ СРЕДЫ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ШАРИКА

Работу выполнила: Работу проверил:

студентка группы ПВТ-111

Финкель А.М.

Санкт-Петербург

2001

1. Цель работы –

определение вязкости жидкости путём изучения движения тел в ней.

2. Теория.

Лобовое сопротивление движению тела в жидкости или газе вызвано:

1. внутренним трением;

2. разницей давлений перед телом и позади него.

Распределение скоростей слоёв вблизи падающего шара:

x

v

В жидкости перенос импульса (при явлении вязкости) осуществляется, в основном, за счёт сил молекулярного сцепления. Поэтому вязкость жидкостей при нагревании уменьшается.

Сила внутреннего трения:

f = dvS/ dx,

где S - площадь соприкосновения слоёв;

dv/dx – градиент скорости;

величина вязкость или коэффициент внутреннего трения. Она зависит от свойств среды, её температуры и измеряется в пуазах (1 пуаз = 1 г/см* с – система СГС) или паскаль – секундах ( 1 Па* с = 1кг/м*с – система СИ).

При падении шарика в жидкость с большой вязкостью сопротивление обусловлено только трением.

По закону Стока для шарика радиуса r , сила сопротивления (трения):

f = 6rv.

Кроме f на шарик действуют сила тяжести mg, которая и является причиной его падения, и выталкивающая сила

Q = g_с4/3r³

По второму закону Ньютона ускорение падающего тела:

A = (mg-Q-f)/m.

Ускорение постепенно уменьшается и с этого момента движение тела станет равномерным

mg- Q-f = 0,

причём скорость равномерного движения

v = L/

Большая вязкость жидкости – основное условие применимости метода Стокса.

IV. Таблицы измерительных приборов.

Таблица №1

№	Название прибора	Пределы измерения	Цена деления	Погрешность прибора
1.	Микрометр	0-25мм	0,01мм	0,005мм
2.	Весы	0 – 3 кг	0,001 кг	0,0005 кг
3.	Секундомер	0 - 999,999 с	0,001 с	0,001 с
4.	Шкала	0 – 0,37 м	0,001 м	0,0005 м
5.	Термометр	-10 – 50оС	1 оС	0,5 оС

V. Расчётные формулы и формулы для расчёта погрешности.

Таблица №2

№	d, см	d, см	(dik- di)2, см	m, г	m, г	(mik- mi)2, г	, с	, с	, пуаз	, пуаз	(ik- i)2 см	%
1	0,44		0,0009	0,36		0,0004	2,22		6		1
2	0,49		0,0004	0,36		0,0004	2,19		5		0
3	0,49		0,0004	0,36		0,0004	2,14		5		0
4	0,44		0,0009	0,26		0,0064	2,52		5		0
5	0,49		0,0004	0,34		0	2,18		5		0
Ср.	0,47	0,02	0,0006	0,34	0,04	0,0015	2,25	0,2	5	0,5	0,2	0,1

L = 21 см;

R = 2,26 см; t = 22^oC

_м = 1,26 г/см³

= g_c(1/6)d³)/

= 9,8*10²*2,22(0,36 - 1,26*(1/6)*3,14*0,44³)/3*3,14*21(1+1,2*0,44/2,26)0,44 = 6 (пуаз)

VI. Примерный расчёт указанных величин.

1. dt_0,9;5= 2,13*0,22 = 0,5 (см)

d/d = 0,5/5 = 0,1

m/m = 0,13

/ = 0,07

/ = 0,1

7. Вывод:

Определили:

вязкость жидкости = 5 1 (пуаз)