- •Лабораторный прибор
- •Лабораторная установка
- •Теоретическое описание работы и вывод рабочей формулы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Изучение кинематики и динамики поступательного движения с помощью машины Атвуда
- •Описание экспериментальной установки
- •Задание 1. Определение ускорения свободного падения Теоретическое описание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Приборы и принадлежности: маховое колесо, грузы, линейка, штангенциркуль, секундомер. Описание лабораторной установки
- •Т еоретическое описание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 5а Определение момента инерции тел неправильной формы динамическим методом
- •Описание лабораторной установки
- •Т еоретическое описание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа 6 Маятник Обербека
- •Вывод рабочей формулы и описание установки.
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Лабораторная работа № 7 Упругий центральный удар шаров
- •Вывод рабочей формулы и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа 8 Определение отношения теплоёмкости воздуха методом Клемана-Дезорма
- •Вывод рабочей формулы и описание установки
- •Лабораторная работа 9 Экспериментальная проверка закона распределения Гаусса
- •Вывод рабочей формулы и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 10.
- •Порядок выполнения и обработки данных.
- •Лабораторная работа № 11
- •Вывод рабочей формулы и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа 11а
- •Вывод рабочей формулы и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Измерение коэффициента теплопроводности воздуха
- •Вывод рабочих формул и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоконтроля
Порядок выполнения работы
1. Открыть кран 4. Сжать грушу. Закрыть кран. Отпустить грушу и наблюдать подъём жидкости в трубке. Остановить подъём жидкости можно открытием крана.
2. Выбрать на линейке произвольно отметки и и измерить длину столба жидкости между этими отметками l=h2-h1.
3. Открыть кран и наблюдать истечение жидкости. В момент прохождения уровня верхней отметки включить секундомер. В момент прохождения нижней отметки - выключить. Измерить время , за которое уровень жидкости опустился на величину .
4 Закрыть кран.
5. Повторить опыт 5 раз.
6. Вычислить коэффициент вязкости по формуле (б) и сравнить полученный результат с табличным значением.
7. Получить формулу относительной погрешности коэффициента вязкости. Указать основные источники ошибок.
Вычислить и .
8. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Номер опыта |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По заданию преподавателя определить число Рейнольдса.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое градиент скорости? Направление вектора градиента, единицы
измерения.
2. Как зависит коэффициент вязкости газов от давления и температуры?
3. Какое движение жидкости называется ламинарным?
4. Почему в вискозиметрах используются тонкие трубки-капилляры?
Лабораторная работа № 12
Измерение коэффициента теплопроводности воздуха
Цель работы: экспериментальное исследование явления теплопроводности воздуха, измерение коэффициента теплопроводности.
Приборы и принадлежности: прибор для определения теплопроводности газа, источник постоянного тока, миллиамперметр, магазин сопротивлений, гальванометр.
Вывод рабочих формул и описание установки
Прибор для определения теплопроводности воздуха представляет собой стеклянный цилиндр, вдоль оси которого натянута тонкая никелевая нить. Нить нагревается электрическим током. Стенки цилиндра находятся при комнатной температуре. Между нитью в стенками возникает процесс переноса тепла. Он происходит зa счёт теплопроводности воздуха, связанной с тепловым движением молекул.
После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток становится равен джоулеву теплу, выделяемому в нити.
Для нахождения связи величины теплового потока с разностью температур между нитью и цилиндром следует вспомнить закон теплопроводности Фурье
, (1)
где - координата, вдоль которой проходит поток, - температура, - коэффициент теплопроводности, - площадь, через которую проходит поток (выбирается в плоскости, перпендикулярной тепловому потоку.
О кружим нить мысленной цилиндрической оболочкой радиусом (рис.1). Тогда поток тепла проходит через площадь ,
где - длина цилиндра. Подставим это значение в
формулу (1) ; .
Переменные разделяются
,
и, интегрируя, найдём
.
Здесь – радиус цилиндра, - радиус нити, и - температуры цилиндра и нити.
Последнее уравнение удобно переписать в следующем виде
, (2)
где
, .
Для нахождения величины воспользуемся известной зависимостью сопротивления металла от температуры
, (3)
где - сопротивление при температуре , - сопротивление при , - температурный коэффициент сопротивления.
Записав уравнение (3) для нити при комнатной температуре и произвольной температуре и, исключая из этих равенств ,
найдём
. (4)
Величина сопротивления нити измеряется с помощью мостовой схемы.
П олная электрическая схема установки приведена на рис. 2. Ток в схеме задаётся источником постоянного тока (ИПТ). Он служит как для нагрева нити, так и для питания моста. Величина тока измеряется с помощью миллиамперметра и может регулироваться.
Резистор служит для ограничения величины тока в цепи.
В мостовой схеме сопротивления и равны друг другу, поэтому ток через гальванометр будет равен нулю в том случае, когда сопротивление магазина будет равно сопротивлению нити.
Величины сопротивлений и выбраны равными сопротивлению нити при комнатной температуре , так что полные сопротивления плеч моста и (Rнити+Ru) при уравновешенном мосте одинаковы, и ток через нить равен половине тока ИПТ. Тогда тепловой поток, создаваемый нагретой нитью, может быть найден как
, (5)
где - ток ИПТ. Определив и по формулам (5) и (4), найдём величину коэффициента теплопроводности из уравнения (2).