Всякая жидкость обладает вязкостью, т.е. силой внутреннего трения, возникающей в результате взаимодействия между слоями движущейся жидкости. Величина, характеризующая зависимость силы внутреннего трения от рода жидкости или газа, получила название коэффициентов вязкости на каждую единицу площади соприкасающихся поверхностей и измеряется в системе СИ или Па*с.
если
то
Чтобы определить вязкость жидкости по методу Пуазейля, рассмотрим установившееся течение вязкой жидкости через узкий канал. Скорость движущейся частицы определяется соотношением:
()- разность давлений между сечениями, (
)- длина канала, (
)- радиус канала, (
)- расстояние от частицы движущейся со скоростью (
) до оси канала, (
) - коэффициент вязкости данной жидкости.
Распределение скоростей частиц в зависимости от расстояния, от их оси характеризуется, кривой АВС. Рассмотрим условия вытекания жидкости в объеме (V) через узкий канал. Выделим в сечении A, C, кольцо бесконечно малой ширины, (dr) на расстоянии за время (t). Объем жидкости, протекающий через заштрихованое сечение за время равен:
(2)
Учитывая (1), получим: (3)
(4) Если жидкость вытекает под действием собственного веса, то разность давления равна гидростатическому давлению
(5) (
)- плотность жидкости, (
)- высота столба жидкости, тогда решая (4) с учетом (3) относительно (
),получим:
(6)
Таким образом, зная (t) истечения определенного объема жидкости через узкий канал известного радиуса (R)и длину (), определить коэффициент вязкости жидкости. В данной работе определение коэффициента вязкости производится методом сравнения, чтобы избежать измерения радиуса канала, т.к. очень трудно изготовить канал строго постоянного сечения. Чтобы получить рабочую формулу, закон Пуазейля для дистиллированной воды:
(7) и для исследуемых жидкостей
(8) поделим одну на другую и решим относительно (
), учитывая
получим
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1.Как распределяются скорости движущихся частиц вязкой жидкости по сечению канала?
2. Какова размерность вязкости?
6. Какое течение называется ламинарным?
№7 Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА МАХОВИКА ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Приборы и принадлежности: Маховик, масштабная линейка, штангенциркуль, секундомер.