Міністерство освіти і науки України
Національний університет „ Львівська Політехніка “
Кафедра фізики
ЗВІТ
Про виконання лабораторної роботи №24
Визначення коефіцієнта в’язкості рідини та величини сили Стокса
Мета роботи: виміряти коефіцієнт в’язкості рідини методом Стоксса і визначити величину сили Стокса.
Прилади і матеріали: довга скляна трубка, наповнена досліджуваною рідиною, свинцеві кульки, секундомір, мікрометр.
Короткі теоретичні відомості:
Коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює силі тертя, що виникає між шарами рідини одиничної площі при градієнті швидкості, який =1.
dV/dZ - градієнт швидкості.
Коеф. в’язкості вимірюється в [Па*с].
Метод Стокса - вимірювання шв. невеликих сфер. тіл, що повільно рухаються в рідині. При русі в рідині тверде тіло покривається тонким нерухомим відносно тіла шаром рідини і сили внутрішнього тертя виникають між шарами рідини, а не між твердим тілом і рідиною. Отже, сила внутрішнього тертя не залежить від матеріалу твердого тіла, яке рухається в рідині, а залежить тільки від форми тіла і властивостей рідини.
Fa
Fт mg = 4/3*r3тg;
V - const Fa = 4/3*r3рg;
Fт = 6***r*v;
mg = Fa +Fт;
mg 4/3*r3тg = 4/3*r3рg + 6***r*v;
= (d2 (т - р)*g*t)/18*L*((D+2.4d)/D) ;
Fт* = 3***d*L/t;
Fт = 1/6**d3(т - р)*g;
Fт = ((Fт - Fт*)/ Fт)*100%;
Фізичні величини, які вимірюються прямим способом: d - діаметр кульки; t - час, за який кулька проходить відстань 650мм.
Основні характеристики приладів: трубка з досліджуваню рідиною має дві позначки: верхню S і нижню F. Поміжок часу t, протягом якого кулька проходить відстань між позначками, визначають секундоміром; діаметр кульок d вимірюють мікрометром.
Таблиці результатів вимірюваннь ( величини, розмірності похибки прямих вимірювань):
№ кульки
d, мм
t, с
, Па*с
, Па*с
1
1,16
1,72
17,52*103
18,10%
2
2,01
1,36
38,73*103
18,80%
3
2,04
1,55
45,37*103
17,80%
4
2,07
1,55
46,58*103
17,80%
сер.
1,82
1,55
36,77*103
17,90%
Обчисленя шуканоїт величини за робочою формулою:
1 = (0,001162*(11,3*103 - 1,26*103)*9,8*1,72)/18*0,65*((25+2,4*1,16)/25) =0,01752*103 Па*с;
2 = (0,002012*( 11,3*103 - 1,26*103)*9,8*1,36)/ 18*0,65*((25+2,4*2,01)/25) = 0,03873*103 Па*с;
3 = (0,002042*( 11,3*103 - 1,26*103)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*2,04)/25) = 0,04537*103 Па*с;
4 = (0,002072*( 11,3*103 - 1,26*103)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*2,07)/25) = 0,04658*103 Па*с;
сер = (0,001822*( 11,3*103 - 1,26*103)*9,8*1,55)/ 18*0,65*((25+2,4*1,82)/25) = 0,03677*103 Па*с;
Fт* = 3*3.14*36.77*103*1.82*0.65/1.55 = 246.36*103 H;
Fт = 1/6*3.14*2.073(11,3*103 - 1,26*103)*9.8 = 456.72*103 H ;
Fт = ((456.72*103 - 246.36*103)/ 456.72*103)*100% = 42%.
Обчислення похибок (формули та розрахунок):
/ = = 2*d/d+(т + р)/(т - р) + g/g(нехтуєм) + t/t + 0 +L/L + D/D +d/d + D/D = 3*d/d+(т + р)/(т - р) + t/t +L/L + 2*D/D;
d = 0.005 мм;
t = 0.05 сек;
D = 0.5 мм;
= 0.5 кг/м3;
L = 0.5 мм.
(1 = (3*0,005/1,16 + (0,5*103 +0,5*103)/(11,3*103 - 1,26*103 )+0.5/1.16 + +0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 18,1%;
(2 = (3*0,005/2,01 + (0,5*103 +0,5*103)/(11,3*103 - 1,26*103 ) +0.5/1.36 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 18,8%;
(3 = (3*0,005/2,04 + (0,5*103 +0,5*103)/(11,3*103 - 1,26*103 ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,8%;
(4 = (3*0,005/2,07 + (0,5*103 +0,5*103)/(11,3*103 - 1,26*103 ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,8%;
(сер = (3*0,005/1,82 + (0,5*103 +0,5*103)/(11,3*103 - 1,26*103 ) +0.5/1.55 + 0,5/0,65 + +2*0,5/25)*100% = 17,9%;
Запис кінцевого результату:
сер = 36,77*103 Па*с;
(сер = 17,9%;
Fт = 42%.
Аналіз результатів та висновки: виміряла коефіцієнт в’я...
