Задание по подготовке к работе
Изучите описание лабораторной работы.
Подготовьте бланк протокола наблюдений (формат А4.
Создайте и занесите в протокол таблицу для записи результатов наблюдений, внеся в нее строки для параметров
,
а также столбец для их приборных
погрешностей.Выведите формулу расчета приборных погрешностей параметра через прямо измеряемые в опыте величины m, l, t, используя метод логарифмирования функции.
Рассчитайте значение коэффициента А в формуле для вязкости.
Указания по выполнению наблюдений
На аналитических весах взвесьте поочередно пять шариков. После взвешивания каждый шарик заверните в лист бумаги и напишите на ней порядковый номер шарика. Результаты занесите в протокол наблюдений.
Поочередно, согласно нумерации, опуская шарики в жидкость через впускной патрубок, измерьте секундомером время прохождения каждым шариком расстояния между двумя метками на боковой поверхности сосуда. Результаты занесите в протокол наблюдений.
Измерьте миллиметровой линейкой и занесите в протокол расстояние l между метками на сосуде и расстояние от верхней поверхности патрубка до поверхности жидкости
.
Запишите в протокол температуру
воздуха
в лаборатории и значения плотностей
жидкости и материала шариков
/Занесите в таблицу и протокол приборные погрешности приборов, с помощью которых в данной работе проводились измерения.
Задание по обработке результатов
1./ В таблицу для определения вязкости
жидкости выборочным методом, внесите
строки для параметров m,
t,
,
h,
.
Формулы расчета параметров впишите в
таблицу.
2/. Определите значение вязкости глицерина для доверительной вероятности 95 % и запишите его после округления в стандартной форме. Обработку данных проведите выборочным методом согласно учебному пособию «Морозов В. В., Соботковский Б. Е., Шейнман И. Л. «Методы обработки результатов физического эксперимента».или указаниям по обработке данных эксперимента к ИДЗ №1.
Сравните найденное значение вязкости с табличным значением для данной температуры.
Вычислите отношение присоединенной массы жидкости к массе шарика
.
Для одного из опытов (одного столбца таблицы) определите коэффициент сопротивления r и мощность рассеяния
и проверьте баланс энергии на участке
установившегося движения.Вычислите количество теплоты, выделяющееся за счет трения шарика о жидкость, при его прохождении между двумя метками
Для одного из опытов рассчитайте начальные скорость
,
ускорение
и время релаксации
.
Постройте графики зависимостей скорости
и ускорения шарика от времени..Сделайте выводы на основе полученных результатов сравнения.
Контрольные вопросы
Какие параметры характеризуют исследуемую систему как диссипативную? От каких величин зависит коэффициент сопротивления движению тела в диссипативной среде?
Дайте определения динамической, кинематической вязкости и текучести жидкости, а также ее ламинарного и турбулентного течения.
Как зависит сила сопротивления движению шарика в жидкости от скорости при малых и больших скоростях его движения.
Сделайте рисунок и укажите на нем все силы, действующие на шарик, падающий в жидкости.
Используя обозначения сил, указанных на рисунке, напишите уравнение движения шарика (второй закон Ньютона) в диссипативной среде для момента касания шариком поверхности жидкости. Напишите уравнение, описывающее движение шарика в жидкости в нестационарном и стационарном режиме.
Выведите (или докажите подстановкой в уравнение движения) зависимости скорости и ускорения шарика от времени в нестационарном режиме.
Используя выражения для сил п. 3, напишите уравнение движения шарика в стационарном режиме. Используя это уравнение, получите выражение для вязкости жидкости через радиус шарика.
Объясните различный характер температурной зависимости вязкости жидкостей и газов.
Чем обусловлена необходимость учета присоединенной массы?
Обоснуйте, почему в данной работе для обработки данных косвенных измерений нельзя применять метод переноса погрешностей, но возможно применение выборочного метода.
Дайте определение времени затухания. Как определить время затухания, пользуясь графиком переходного процесса в диссипативной системе, проведя касательную к нему при t = 0. Для этого дайте определение ускорения и его геометрическую интерпретацию.