лабораторная работа по физике Определение вязкости жидкости методом Стокса. Лабораторная работа 4 Определение вязкости жидкости методом Стокса
 Скачать 39.96 Kb.
|
|
Лабораторная работа №4 Определение вязкости жидкости методом Стокса Вязкость – появление сил трения между слоями газа или жидкости, движущимися относительно друг друга параллельно с различными по величине скоростями. Вследствие обмена молекулами за счет их хаотического теплового движения более быстрый слой ускоряет соседний с ним медленный слой, и, наоборот. Силы внутреннего трения направлены по касательным к слоям газа или жидкости. Скорость беспорядочного теплового движения молекул в текущем газе или жидкости в среднем одинакова во всех точках рассматриваемого пространства, но скорость направленного движения одинакова только для молекул данного слоя газа или жидкости и различна для различных слоев. В жидкости внутреннее трение в значительной мере определяется действием межмолекулярных сил. Расстояние между молекулами в жидкости невелики, а сила взаимодействия значительны. Молекулы жидкости колеблются около положений равновесия.  – расстояние между двумя ближайшими слоями жидкости, S – площадь между этими слоями,  – динамический коэффициент внутреннего трения или просто коэффициент вязкости. – поперечный градиент скорости, показывающий как изменяется скорость потока в направлении оси Z.Стокс установил, что при небольших скоростях движения, то есть при малых значениях числа Рейнольдса, сила сопротивления, с которой действует жидкая среда на движущееся твердое тело, пропорциональна коэффициенту динамической вязкости жидкости, скорости движения тела относительно жидкости и характерному размеру тел. Для шара, если в качестве взять радиус шара, коэффициент пропорциональности равен 6П Сила сопротивления движения шарика в жидкостях при небольших скоростях в соответствии с формулой Стокса равна (для малых размеров и малых скоростей движения относительно жидкости):  Закон Стокса применим, если течение жидкости ламинарное, такое, при котором каждый выделенный слой скользит параллельно соседним, не перемешиваясь с ним. Турбулентное или вихревое – течение, при возрастании скорости в жидкости которого, возникает интенсивное перемешивание и вихреобразование. В этом случае сила сопротивления становится пропорциональной квадрату скорости. Характер течения жидкости определяется безразмерным числом Рейнольдса:  , где r – величина, характеризующая линейные размеры тела, обтекаемого жидкостью, v – скорость течения, p – плотность жидкостиЕсли Re превышает определенное критическое значение, то поток становится турбулентным; при значениях меньше критического – ламинарным. Число Рейнольдса можно использовать в качестве критерия применимости закона Стокса. Контрольные вопросы 1. Силы внутреннего трения и их природа. От каких факторов зависит коэффициент динамической вязкости? Вязкость – появление сил трения между слоями газа или жидкости, движущимися относительно друг друга параллельно с различными по величине скоростями. Вследствие обмена молекулами за счет их хаотического теплового движения более быстрый слой ускоряет соседний с ним медленный слой, и, наоборот. Силы внутреннего трения направлены по касательным к слоям газа или жидкости. – динамический коэффициент внутреннего трения или просто коэффициент вязкости. Зависит от свойств жидкости и температуры.2. Напишите формулу Ньютона для сил внутреннего трения. Поясните понятие градиента скорости течения жидкости с помощью рисунка. – расстояние между двумя ближайшими слоями жидкости, S – площадь между этими слоями, – динамический коэффициент внутреннего трения или просто коэффициент вязкости. 3. Объясните метод Стокса определения вязкости жидкости и дайте вывод формулы 9. Стокс установил, что при небольших скоростях движения, то есть при малых значениях числа Рейнольдса, сила сопротивления, с которой действует жидкая среда на движущееся твердое тело, пропорциональна коэффициенту динамической вязкости жидкости, скорости движения тела относительно жидкости и характерному размеру тел. Для шара, если в качестве взять радиус шара, коэффициент пропорциональности равен 6П Сила сопротивления движения шарика в жидкостях при небольших скоростях в соответствии с формулой Стокса равна (для малых размеров и малых скоростей движения относительно жидкости): Закон Стокса применим, если течение жидкости ламинарное 4. Как различаются течения ламинарное и турбулентное. Число Рейнольдса. Течение жидкости ламинарное, такое, при котором каждый выделенный слой скользит параллельно соседним, не перемешиваясь с ним. Турбулентное или вихревое – течение, при возрастании скорости в жидкости которого, возникает интенсивное перемешивание и вихреобразование. В этом случае сила сопротивления становится пропорциональной квадрату скорости. Характер течения жидкости определяется безразмерным числом Рейнольдса: , где r – величина, характеризующая линейные размеры тела, обтекаемого жидкостью, v – скорость течения, p – плотность жидкостиЕсли Re превышает определенное критическое значение, то поток становится турбулентным; при значениях меньше критического – ламинарным. Число Рейнольдса можно использовать в качестве критерия применимости закона Стокса. 5. Получите формулы 14-16 |