Описание установки. Прибор для определения коэффициента вязкости методом Стокса представляет собой длинный стеклянный цилиндр

Прибор для определения коэффициента вязкости методом Стокса представляет собой длинный стеклянный цилиндр, наполненный исследуемой жидкостью. Цилиндр закрывается крышкой с отверстием, в которое вставляется пластмассовая воронка. При бросании шариков через отверстие воронки можно быть уверенным, что они будут падать но оси цилин­дра, вдали от его стенок. Поскольку формула (5) выведена при условии, что шарик движется равномерно, наблюдение за его движением следует начинать лишь тогда, когда уско­рение его падения станет равным нулю. Для достаточно вязкой жидкости это происходит на глубине 5—10 см, и на внешней поверхности цилиндра, соответствующей этой глу­бине, сделана отметка. Аналогичная отметка сделана на некотором расстоянии от дна цилиндра. Скорость падения шарика определяют по времени прохождения им расстоя­ния между этими двумя отметками.

Диаметр шариков определяют с помощью микрометра.

Коэффициент внутреннего трения сильно зависит от температуры, и поэтому необходимо записать показания термо­метра в лаборатории, в которой производятся измерения. Поскольку масса жидкости в цилиндре велика, то за время опыта температура ее практически не изменяется, и каких-либо приспособлений для поддержания температуры жидко­сти постоянной применять не имеет смысла.

ЗАДАНИЕ

1. Получите у лаборанта приборы и принадлежности и определите диаметр шариков микрометром.

ВНИМАНИЕ! Шарики можно брать только пинцетом. Если трогать их руками, то на них образуется жировой слой, препятствующий адсорбции молекул жидкости, в результате чего измерения вязкости будут неверными.

2. Миллиметровой линейкой измерьте расстояние между двумя отметками на цилиндре.

3. Опустите в воронку шарик и в момент прохождения им верхней отметки включите секундомер. К моменту под­хода шарика к этой отметке глаз должен быть расположен строго на ее уровне. Затем установите глаз на уровне ниж­ней отметки и в момент прохождения через нее шарика вы­ключите секундомер.

4. Аналогичные измерения проведите с другими шари­ками.

5. Измерив для каждого шарика пройденное им рассто­яние L и время t, за которое было пройдено это расстояние, запишите результаты измерений в таблицу 1. Вычислите коэффициент вязкости по формуле, полученной из формулы (5), подставив туда L, t и диаметр шарика d (r= d/2; v= L/t):

η =	(ρ – ρ0) gd2t	(6)
18 L

Таблица 1

№	di см	Li см	ti c	ηi П	∆ηi П	(∆ηi)2
Средн.	-------	--------	---------		----------

6. Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерений и запишите конечный результат:

η = <η> ± ∆η =;

ε =	∆η	100%
<η>

7. Приведите в порядок свое рабочее место.

Контрольные вопросы

1. Объясните возникновение внутреннего трения в жидкостях.

2. Сформулируйте и запишите закон Ньютона для вязких жидкостей.

3. Дайте определение единицы вязкости в СИ.

4. Сформулируйте и напишите закон Стокса. Для каких тел он применяется?

5. Выведите формулу для вычисления вязкости на основе закона Стокса.

6. Почему время падения шарика надо отсчитывать не от поверхности жидкости?

7. Приведите примеры использования вязкости жидкостей в медицине и ветеринарии.