2020-10-10
747
Цель работы: определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.
Методика определения коэффициента вязкости методом падающего шарика
1. Измерить диаметр шарика (2) микрометром (6) в двух различных сечениях и записать его в таблицу 2.1.
2. Определить среднее значение диаметра D шарика и его радиус r.
3. Измерить расстояние L между метками по миллиметровке и записать его в таблицу 2.1.
4. Опустить шарик в жидкость. Включить секундомер (5) в момент прохождения шариком верхней метки (3). Выключить секундомер в момент прохождения шариком нижней метки (4).
5. Записать в таблицу значение времени t прохождения расстояния L между метками.
6. Повторить пункты 1–5 еще для двух шариков. Данные занести в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты измерений и вычислений
| № опыта | L, м | D1, мм | D2, мм | Dcp, м | r, м | t, с | η, Па∙с | ηср, Па∙с | ∆η/η, % |
| 1 | – | 6,34 | 6,44 | 3,18 |
| ||||
| 2 | 0,65 | 6,28 | 6,35 | 3,21 | |||||
| 3 | – | 6,56 | 6,72 | 3,20 |
7. Определить по рабочей формуле (2.3) значение η для каждого шарика. Значение плотности материала шарика ρ1 и жидкости ρ2 приведены в таблице 2.2.
|
|
|
8. Вычислить среднее значение коэффициента вязкости ηср.
9. Рассчитать относительную погрешность коэффициента вязкости по формуле:
, (2.4)
где ∆r, ∆t, ∆L, ∆ρ1 и ∆ρ2 – погрешности измерения соответствующих величин (∆r = 0,01∙10–3 м; ∆t = 0,01 с; ∆L = 0,5×10–2 м.).
Таблица 2.2 – Плотности веществ
| Вещества, жидкости | ρ, кг/м3 | ∆ρ, кг/м3 |
| Глицерин | 1,240∙103 | 0,005 ∙103 |
| Касторовое масло | 0,960∙103 | 0,005 ∙103 |
| Трансформаторное масло | 0,880∙103 | 0,005 ∙103 |
| Веретенное масло | 0,890∙103 | 0,005 ∙103 |
| Сталь | 7,800 ∙103 | 0,005 ∙103 |
| Стекло | 2,800 ∙103 | 0,005 ∙103 |
| Керамика | 2,450∙103 | 0,005 ∙103 |
| Пластик | 1,830∙103 | 0,005 ∙103 |
10. Вычислить абсолютную погрешность измерений по формуле:
(2.5)
11.Записать окончательный результат в виде:
Контрольные вопросы
1. Объясните физически, почему возникает явление вязкости в жидкости и газе.
2. Какие силы действуют на шарик, движущийся в вязкой жидкости, как они направлены и чему равны?
3. Как зависит скорость падения шарика в вязкой жидкости от его радиуса и времени падения?
4. От чего зависит коэффициент вязкости?
5. Как и почему изменяется коэффициент вязкости с ростом температуры?
6. В чем заключается закон Стокса?
7. Дайте определение коэффициента вязкости жидкости.
8. Выведите единицу измерения коэффициента вязкости.
