Описание экспериментального исследования
Вначале движение шарика будет ускоренным 
, но так как сила сопротивления согласно формуле Стокса увеличивается с увеличением скорости падения, то при некоторой скорости υ0 левая и правая части уравнения движения (4.23) обратятся в нуль, и движение шарика станет равномерным
(4.23)
Параметры установки подобраны таким образом, чтобы движение шарика установилось, когда он при своем падении достигнет верхней метки А(рис. 4.6). Тогда скорость равномерного движения определяется из соотношения:
(4.24)
где l и t – расстояние между верхней и нижней метками и время, за которое это расстояние пройдено.
Подставляем формулы (4.19) (4.20) (4.21) в уравнение (4.22), с учетом(4.23) получим:
(4.25)
откуда с учётом (4.24) находим коэффициент динамической вязкости:
(4.26)
Таким образом, определение коэффициента динамической вязкости жидкости сводится к измерению радиуса шарика и скорости его равномерного падения в жидкости, плотности материала шарика и жидкости считаются известными.
Описание экспериментальной установки
1-шкала мерного цилиндра;2-цилиндр с жидкостью;3-воронка;4-метки движения шарика в цилиндре;
Рисунок 4.7 −Экспериментальная установка
Схема установки представлена на рис.4.7. На цилиндрической части сосуда нанесены две кольцевые метки – верхняя и нижняя. Расстояние между ними определяется по масштабной линейке. В верхней части сосуда установлена воронка, обеспечивающая падение шарика вдоль оси цилиндра. Цилиндрический сосуд заливается испытываемой жидкостью выше уровня верхней метки.
|
|
|
Порядок выполнения работы
1. Измерить диаметр d каждого шарика несколько раз и найти среднее значение. В данной работе используют 5-7 шариков. Диаметр измеряют штангенциркулем.
2. В верхней части сосуда установлена воронка, обеспечивающая падение шарика вдоль оси цилиндра
3. Опустить шарик в цилиндр с жидкостью как можно ближе к его оси и в момент прохождения мимо метки m включить секундомер.
4. В момент прохождения шариком метки n остановить секундомер (при наблюдении метки должны сливаться в одну прямую линю.Для этого глаза наблюдателя должны находиться против метки).
5. Выполнить аналогичные измерения для всех шариков.
6. Расстояние между метками l измерить линейкой.
7. Плотность жидкости взять из таблиц при температуре опыта.
8. Результаты измерений занести в таблицу 4.9
Таблица 4.9 −Экспериментальные данные
| Радиус шарика r=d/2, м | Расстояние между метками l, м | Время падения шарика t, c | Вязкость η, Па·с | Табл.значение, ηтаб, Па·с | ∆η Па∙с | ε, % | |
| 1 2 3 4 n |
Обработка результатов измерения
|
|
|
1.По таблице А.1 приложения А определите плотности стального шарика и вязкой жидкости
2. Определить коэффициент вязкости согласно соотношению (4.26) для каждого опыта.
3. Вычислите среднее значение вязкости
4. По таблицеА.2 приложения А определите коэффициент вязкости исследуемой жидкости
5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности эксперимента.
Контрольные вопросы
1. Вывести расчетную формулу для определения коэффициента вязкости.
2. Почему верхнее кольцо устанавливается на некотором расстоянии от верхнего края жидкости?
3. Как зависит вязкость жидкостей от температуры?
4. Чем отличается ламинарный и турбулентный режимы обтекания шарика?
5. Какой режим обтекания необходимо обеспечить для определения коэффициента вязкости и почему?
Лабораторная работа №5
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 530; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!