Описание аппаратуры и метода измерений

Рис. 2

Принадлежности: стеклянный цилиндрический сосуд, акриловые шарики, секундомер, линейка, микроскоп. Для определения коэффициента внутреннего трения по методу Стокса в данной лабораторной работе используется прибор, представляющий собой стеклянный сосуд (рис.3.), наполненный исследуемой жидкостью. Сосуд имеет две горизонтальные метки А и В, расположенные на расстоянии l друг от друга. Исследуемой жидкостью является дистиллированная вода, а движущимся телом — маленький шарик акрила. На движущийся шарик в жидкости действует сипа внутреннего трения f, тормозящая его движение (рис. 3.). Эта сила по закону Стокса будет равна

,

где r — радиус шарика, n— его скорость. Если шарик свободно падает в вязкой жидкости, то на него будут действовать сила тяжести Р = mg = rVg и выталкивающая сила P₁ = r₁Vg, равная весу жидкости в объеме шарика (V— объем шарика, r — плотность шарика, r₁ — плотность жидкости).

Рис. 3

На, основании второго закона Ньютона имеем:

.

Решением полученного уравнения является:

, (4)

в чем можно убедиться непосредственной подстановкой. Поскольку с течением времени величина очень быстро убывает, то скорость шарика вначале возрастает, но через малый промежуток времени становится величиной постоянной, равной:

. (5)

Здесь V = 4/3 pr³ — объем шарика. Скорость шарика можно определить, зная расстояние l между метками на сосуде и время t, за которое шарик проходит это расстояние; n₀ = l/t. Тогда из выражения (5) следует, что коэффициент динамической вязкости равен:

.

Для нахождения h измеряют r, l, t. Диаметр шарика определяется с помощью сдвоенного микроскопа, время прохождения шариком расстояния l между метками A и B, где шарик движется равномерно, определяется с помощью секундомера.