№13 «Определение коэффициента вязкости жидкости». Отчет по лабораторной работе 13 Определение коэффициента вязкости жидкости

• Название: Отчет по лабораторной работе 13 Определение коэффициента вязкости жидкости
• Анкор: №13 «Определение коэффициента вязкости жидкости
• Дата: 06.09.2022
• Размер: 87.81 Kb.
• Имя файла: Otchet_po_13_labe_mekhannika_vyazkost_zhidkosti.docx
• Тип: Отчет; #664607

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики

Отчет

по лабораторной работе №13

«Определение коэффициента вязкости жидкости»

Выполнил: студент _____________ ^{(подпись)}

Проверил: _____________

^{(подпись)}

Дата выполнения работы:


Санкт-Петербург

2022

1. 
   Цель работы
   

1. 
   Определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.
   

2. 
   Краткое теоретическое содержание
   

1. 
   Процесс, изучаемый в работе
   
2. 
   В работе производится измерение вязкости жидкости по измерению скорости установившегося равномерного движения маленьких твердых шариков при их падении в исследуемой жидкости.
   
3. 
   Основные определения явлений, процессов, величин
   

Вязкость (внутреннее трение) - есть свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.

Градиент скорости - отношение /у, характеризующее быстроту изменения скорости, где  и у - разница в скорости и расстояние между соседними слоями соответственно.

Равномерное прямолинейное движение – это движение, при котором за любые равные промежутки времени тело совершает равные перемещения.

Скорость – это физическая векторная величина, равная отношению пути ко времени.

Ускорение – это физическая величина, численно равная изменению скорости в единицу времени.

4. 
   Основные законы и соотношения, лежащие в основе вывода расчетных формул
   

1. 
   При движении плоских слоев сила трения между ними согласно закону Ньютона, Н:
   

где - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом вязкости или динамической вязкостью; S - площадь соприкосновения слоев; – градиент скорости.

2. 
   Выталкивающая сила по закону Архимеда для шарика, Н
   

Где - плотность жидкости; – объём шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика.

3. 
   Закон Стокса, Н
   

Где  - коэффициент вязкости; r- радиус шарика; - скорость движения шарика;

4. 
   Второй закон Ньютона, Н
   

Где – действующие на тело силы; m – масса тела; – ускорение, приобретаемое телом.

3. 
   Схема экспериментальной установки
   

1 – Жидкость Сила внутреннего трения

2 – Установка Выталкивающая сила

3 – Воронка Сила тяжести

4 – Линейка

5 – Шарик

4. 
   Основные расчетные формулы
   

1. 
   Сила внутреннего трения между слоями жидкости (закон Стокса), Н :
   

,

где - коэффициент вязкости; r- радиус шарика; - скорость движения шарика;

2. 
   ,
   

где Р- сила тяжести; действующая на шарик; F_А- сила Архимеда; F_тр- сила внутреннего трения;

3. 
   Сила тяжести, Н
   

,

где _м - плотность материала шарика; V – объем шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика;

4. 
   Выталкивающая сила, Н
   

,

где - плотность жидкости; – объём шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика;

5. 
   Коэффициент вязкости жидкости,
   

.

Где – плотность материала шарика; – плотность жидкости; - скорость движения шарика; r- радиус шарика; – ускорение свободного падения;

6. 
   Скорость,
   

Где – расстояние, которое преодолел шарик; t – время.

7. 
   Радиус, м
   

Где d – диаметр шарика.

Формулы для расчёта погрешности косвенных измерений



где - среднее значение коэффициента вязкости, – среднее значение радиуса шарика, – среднее значение пройденного пути, – среднее значение времени.

5. 
   Таблицы
   

«Технические данные прибора» Таблица 1

№ п.п.	Название прибора	Пределы измерений	Число делений	Цена деления	Класс точности	Абсолютная приборная погрешность
1	Гигрометр Психрометрический		125		–
2	Микроскоп	21,25 мм	125	0,17 мм	–	1 дел(0,17мм)
3	Цилиндрический сосуд	1000 мм	1000	1 мм	–	1 см
4	Секундомер	99,99 с	-	0,01 с	-	1 с

«Результаты измерений» Таблица 2

Физ. величина	Т	ж		d	r	t	l		
Ед. измер. Номер опыта				мм	мм	С	м
1	23,6			2,3	1,15	8,33	0,2	0,024	1,248	0,119
2	23,6			3,05	1,525	5,24	0,2	0,038	0,913	0,119
3	23,6			2,7	1,35	6,60	0,2	0,030	1,376	0,119
4	23,6			2	1	16,04	0,2	0,013	1,147	0,119
5	23,6			3	1,5	6,83	0,2	0,029	1,157	0,119
6	23,6			1,8	0,9	11,97	0,2	0,017	1,079	0,119

6. 
   Исходные данные:
   

; ; ;

Погрешности прямых измерений:

= 0,02 м = 1 с

7. 
   Вычисления
   

Пример вычислений для таблицы 2, опыта 1:

Радиус, м:



Скорость, :



Коэффициент вязкости, :



Вычисляем погрешность косвенных измерений :

Среднее значение коэффициента вязкости



Среднее значение радиуса шарика



Среднее значение времени



Погрешность косвенных измерений

8. 
   Результаты
   

Вывод: В данной работе экспериментально был определен коэффициент вязкости жидкости. Получили: ;

Путем постановки 6 опытов со стальными и свинцовыми шариками, удалось установить, что скорость шарика, движущегося в сосуде с жидкостью, зависит от размеров и плотности шарика. Полученные результаты имеют небольшую погрешность, что позволяет говорить о точности расчетной формулы и о незначительных погрешностях при измерениях и вычислениях. Коэффициент вязкости при равен . В среднем больше на 28% (опыт №1: