Лабораторна робота №24 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ ТА ВЕЛИЧИНИ СИЛИ СТОКСА Мета роботи Виміряти коефіцієнт в’язкості рідини методом Стокса і визначити величину сили Стокса. Прилади і матеріали Довга скляна трубка, наповнена досліджуваною рідиною, свинцеві кульки, секундомір, мікрометр. Опис вимірювального пристрою Трубка з досліджуваною рідиною має дві позначки: верхню S і нижню F. (Рух кульки між позначками – рівномірний). Проміжок часу t, протягом якого кулька проходить відстань між позначками, визначають секундоміром; діаметр кульок d вимірюють мікрометром. Виведення розрахункових формул Визначення коефіцієнта в’язкості методом Стокса за формулою (1)
(1) вимагає падіння кульки в рідині безмежно великого об’єму. Якщо рух кульки відбувається в обмеженому об’ємі рідини, наприклад у трубці діаметром D, що значно перевищує діаметр кульки d, у формулу (1) вноситься поправка і формула набуває вигляду:
. (2) Оскільки рух кульки на відрізку між позначками S i F рівномірний, то її швидкість
, (3) де t – час руху кульки на вказаному відрізку. Враховуючи (3), формулу (2) і вираз для сили Стокса подамо у вигляді:
; (4)
. (5) При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділ 6.1. Послідовність виконання роботи Завдання 1 Виміряти мікрометром діаметр кульки d. Опустити кульку в рідину і за допомогою секундоміра визначити час t проходження кулькою відстані L між позначками S i F. Вимірювання, зазначені в пунктах 1,2, провести ще для трьох кульок; результати вимірювань занести в таблицю. За формулою (4) обчислити для кожної кульки величину
. 5. Розрахувати абсолютну і відносну похибки. Завдання 2 1. Використовуючи визначену величину
сер., обчислити за формулою (5) величину сили Стокса
для кульки №4. 2. Для кульки №4 розрахувати величину сили Стокса FT як різницю між силою тяжіння і виштовхувальною силою Архімеда, що діють на цю кульку.
(6) 3. Оцінити розбіжність результатів у визначення сили Стокса згідно з формулою:
. (7) густина досліджуваної рідини
р = 1,26 (103 кг/м3 густина матеріалу кульки
T = 11,3 (103 кг/м3 відстань між позначками на трубці L = 650 мм внутрішній діаметр трубки D = 25 мм (  При розрахунках
і FT перевести результати вимірювань всіх величин в одиниці СІ.   Таблиця результатів вимірювань і розрахунків № кульки d, мм t, с 
, Па(с Δ
, Па(с  1 вимір вимір розрах. розрах.  2 вимір вимір розрах. розрах.  3 вимір вимір розрах. розрах.  4 вимір вимір розрах. розрах.  сер.   розрах. розрах.   Контрольні запитання Що називається коефіцієнтом в’язкості? Пояснити молекулярно–кінетичний механізм в’язкості в рідинах. Що називається ґрадієнтом швидкості? В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості? У чому полягає метод Стокса? Вивести формулу для визначення коефіцієнта в’язкості методом Стокса. Записати і пояснити формули (5) та (6) для розрахунку сили Стокса. Рекомендована література 1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського. – Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002. 2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990. 3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.