Упражнение 1. Определение вязкости методом Стокса

1. Измерить с помощью микроскопа или микрометра диаметр шарика:

а) поместить металлический шарик на предметное стекло и получить его четкое изображение;

б) измерить диаметр шарика D: как разность делений шкалы окулярного микрометра между левой и правой стороной шарика (n₂ – n₁);

в) умножить измеренный диаметр, выраженный в делениях шкалы, на цену деления окулярного микрометра с, получив тем самым значение диаметра в мм. (Цена деления окулярного микрометра с = 0,016 мм). Диаметр измерить три раза, повернув окуляр вокруг оси так, чтобы изображение измерительной шкалы окуляра проходило через изображение шарика по трем различным направлениям как можно ближе к центру шарика. Результаты занести в таблицу 9.1. Вычислить среднее значение диаметра D шарика.

2. Опустить шарик в жидкость с наибольшей плотностью как можно ближе к оси цилиндра (рисунок 9.2). Глаз наблюдателя должен быть установлен на уровне меток n и m так, чтобы их противоположные стороны сливались в одну прямую. Измерить секундомером время t прохождения шариком пути l (от верхней метки n до m нижней).

3. Миллиметровой линейкой измерить расстояние l между метками n и m.

4. Измерить высоту жидкости в цилиндре h.

5. Вычислить коэффициент динамической вязкости по формуле (9.6) и (9.6¹).

6. Выполнить опыт 3-5 раз. Определить среднее значение коэффициентов вязкости η и η *. (Количество опытов задается преподавателем.

7. Вычислить величину кинематической вязкости К. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 9.1. Сравнить значения η и η * между собой и с табличными значениями. Сделать выводы о влиянии стенок и дна сосуда на точность определения коэффициента вязкости жидкости.

Определить относительную погрешность измерения при определении коэффициента вязкости методом Стокса, если не учитывать поправок на ограниченность объема жидкости, в которой происходит падение шариков:

(9.10)

Т. к. вязкость зависит от температуры, то указывают температуру, при которой проводится опыт.

Дополнительные данные:

Плотности:

свинец (шарик)….. ρ =11,34ּ10³ кг/м;

вакуумное масло ρ =1,212ּ10³ кг/м³;

глицерин………… ρ =1,26ּ10³ кг/м.

Таблица 9.1