отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Физика» Тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ». Мартюшева 1 лаба(физ). исследование движения тел в диссипативной среде
 Скачать 120.18 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра Физики отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Физика» Тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ»
Санкт-Петербург 2022 Лабораторная работа № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение вязкости диссипативной среды (жидкости)по установившейся скорости движения шарика в ней, а также исследованиепроцессов рассеяния энергии в диссипативной среде. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: цилиндрический сосуд с жидкостью, металлические шарики, аналитическиевесы, масштабная линейка, секундомер. ЭСКИЗ ИЛИ СХЕМА УСТАНОВКИ (с кратким описанием работы макета) В работе используется цилиндрический сосуд (рис.1.1), на боковой поверхности которого нанесены метки.Измеряя расстояние между метками и время движенияшарика в жидкости между ними, можно определить скорость его падения. Шарик опускается в жидкость черезвпускной патрубок, расположенный в крышке цилиндра.  ИССЛЕДУЕМЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ Сила сопротивления движению телав вязкой среде. В вязкой среде на движущееся тело действует сила сопротивления, направленная противоположноскорости тела. При небольших скоростях и небольших размерах тела эта сила обусловлена вязким трением между слоями среды и пропорциональна скорости тела  где v – скорость движения тела, r – коэффициент сопротивления, зависящийот формы, размеров тела и от вязкости среды  Для шара радиуса R коэффициент сопротивления определяется формулой Стокса  При движении тела в вязкой среде происходит рассеяние (диссипация)его кинетической энергии. Слои жидкости, находящиеся на разном расстоянии от движущегося тела, имеют различную скорость. Слой жидкости, находящийся в непосредственной близости от поверхности движущегося тела,имеет ту же скорость, что и тело, по мере удаления от него скорость слоевжидкости плавно уменьшается. В этом состоит явление вязкого трения, в результате которого движения тела передается слоям окружающейсреды в направлении, перпендикулярном движению тела. Критерием характера движения слоев жидкости (ламинарного или турбулентного) при падении в ней шарика радиуса R со скоростью v является число Рейнольдса  движение слоев – ламинарное, при Re>2300 – турбулентное. Движение тела в диссипативной среде. Рассмотрим падение шарика вжидкости. В исследуемом в лабораторной работе случае скорость паденияшарика невелика, и можно считать, что сила сопротивления пропорциональна первой степени его скорости. Согласно II закону Ньютона:  Здесь FA – сила Архимеда,Fr– сила Стокса, F=mg-FA=m(1-pж/pт)g – движущая сила,m' – присоединенная масса жидкости, увлекаемая телом за собой. Второй закон Ньютона в случае стационарного движения шарика имеет вид mg-Fa-Fr=0 или  Из полученного уравнения может быть найден коэффициент сопротивления среды:  а по формуле Стокса–Эйнштейна – вязкость среды:   Превращение энергии в диссипативной системе. Полная механическая энергия движущегося в жидкости тела в произвольный момент времени определяется выражением  Передача энергии жидкой среде, окружающей движущееся тело, происходит за счет совершения работы против сил трения. Энергия при этомпревращается в тепло. Скорость диссипации энергии (мощность потерь) в установившемся режиме может быть найдена как  Уравнение баланса энергии на участке установившегося движенияимеет вид:  Указания по проведению наблюдений 1. На аналитических весах взвесьте поочередно пять шариков. После взвешивания каждый шарик заверните в лист бумаги и напишите на ней массушарика. Массы шариков m и приборную погрешность весов  занесите в Таблицу 1.1 протокола наблюдений.2. Поочередно опуская шарики в жидкость через впускной патрубок, измерьте секундомером время t прохождения каждым шариком расстояниямежду двумя метками на боковой поверхности сосуда. Результаты измерений и приборную погрешность секундомера занесите в Таблицу 1.1 протокола. 3. Измерьте миллиметровой линейкой и занесите в Таблицу 1.2 протоколарасстояниеlмежду метками на сосуде и расстояние  от верхней поверхности патрубка до поверхности жидкости, а также температуру t'C воздуха в лаборатории и значения плотностей жидкости и материала шариков pж и pт.Протокол наблюдений Лабораторная работа №1 “ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ” Таблица 1.1
Таблица 1.2
Выполнила: Мартюшева Нина Максимовна Факультет: ФЭЛ Группа: 2281 Преподаватель: Попов Ю.И 16.09.2022 _______________ |
