Порядок выполнения работы и задания.

Определение вязкости жидкости методом Стокса

Расчёты проводить, используя следующие значения плотностей:

ρ _свинца=11220 кг/м3; ρ _сталь=7800 кг/м3;

ρ _{глицерина}=1260 кг/м3; ρ _масло=870 кг/м3.

1. Измерить диаметр шарика с помощью микроскопа (“4”⇾ к=2.5*10^-2 мм/дел). Рассчитать радиус r шарика.

2. Опустить шарик в отверстие сосуда с жидкостью и с помощью секундомера определить время падения шарика между двумя метками, измерения провести 3 раза.

3. Рассчитать значение коэффициента вязкости по формуле (17);

4. Вычислить погрешность измерений.

5. Записать результаты измерений и вычислений в таблицы 1 (глицерин), 2 (масло).

Таблица 1 (глицерин).

Таблица 2 (масло).

Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному

Расчёты проводить, используя следующие значения:

Плотность воды ρ =1000 кг/м3; вязкость воды η =1.15۰ 10^-3 Па·с;

радиус трубки R = 0.9 мм; длина трубки l = 0.48 м.

1. По формуле D P = rgH рассчитать разность давлений на концах трубы, задаваемой столбом жидкости H ≈ 160, 145, 125, 105, 90, 70, 50, 30, 15 см.

2. Для полученных Δ P по формуле (8) рассчитать расход воды Q _расчет; по полученным данным построить график зависимости Q _расчет= f (Δ P).

3. Получить такую же зависимость Q _эксп= f (Δ P) экспериментально для H ≈ 160, 145, 125, 105, 90, 70, 50, 30, 15 см, измеряя время прохождения t через трубу заданного объема воды V = 150 см³ (Q_эксп = V / t).

Для этого необходимо:

a) Поднять воронку Е (рис.8) на высоту H.

b) Открыть водопроводный кран В и наполнить трубу А до тех пор, пока вода не начнет вытекать через резиновую трубку Р в воронку Е, и выждать, пока уровень воды в трубе А не стабилизируется.

c) С помощью стакана С и секундомера определить время t прохождения через трубку Т объема воды V = 150 см³ (время наполнения стакана). Вычислить Q _эксп= V / t.

4. Записывать результаты измерений и вычислений в таблицу 3.

5. Построить экспериментально полученную зависимость Q _эксп = f (Δ P) на том же графике, что и полученную по формуле Пуазейля.

6. По отклонению экспериментальной зависимости от линейной, определить расход воды Q, соответствующий переходу от ламинарного режима к турбулентному.

7. По формуле (9) рассчитать v _ср, и, далее, по формуле (10) рассчитать число РейнольдсаRe соответствующее переходу от ламинарного режима к турбулентному.

Таблица 3.

Контрольные вопросы

1. Что такое внутреннее трение или вязкость жидкости?

2. Напишите формулу Ньютона для силы вязкости. Какие величины содержит эта формула?

3. Как распределяется скорость вязкой жидкости при течении в цилиндрической трубе?

4. Что такое ламинарное и турбулентное движение жидкости в трубе?

5. Что описывает формула Пуазейля?

6. Что описывает формула Стокса?

7. Что такое число Рейнольдса?

8. В чем состоит метод Стокса для определения коэффициента вязкости жидкости?

9. Как определяется в работе число Рейнольдса, соответствующее переходу от ламинарного течения воды к турбулентному?

10. Расскажите о порядке выполнения работы.

Литература

1. Петровский И.И. Механика. М.: Изд-во БГУ, 1973, с.261-274.

2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Киев: Днiпро, 1994, Т.1, с.241-244

3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985, с.50-53.

4. Общая физика. Руководство по лабораторному практикуму (учебное пособие) Под ред. Крынецкого И.Б., Струкова Б.А., М. ИНФРА-М. 2010 г. с.254 - 265.