Вариант 2 Определение коэффициента вязкости методом Стокса
![]()
|
ФИО Группа Факультет Английским физиком и математиком Стоксом было установлено, что сила вязкого трения ![]() ![]() где r - коэффициент сопротивления, зависящий от размеров и формы тела, а также от вязкости среды, в которой оно движется. Для твёрдого тела шарообразной формы радиуса R, движущегося в жидкости с коэффициентом вязкости , коэффициент сопротивления ![]() Тогда по закону Стокса для модуля силы сопротивления, действующей на шарообразное тело, можно записать выражение ![]() ![]() Метод Стокса позволяет определить вязкость жидкости. На шар массой m, объёмом V*, падающий в жидкости с коэффициентом вязкости ![]() сила тяжести ![]() выталкивающая сила ![]() сила сопротивления ![]() Сила тяжестиопределяется по формуле ![]() где -плотность шара, g – ускорение свободного падения (g 9,81 м/с2). Силу Архимеда можно рассчитать, как ![]() здесь mж– масса жидкости, вытесненной шаром, ж–плотность этой жидкости. Так как силы ![]() ![]() ![]() ![]() Или, через модули сил (c учетом их направления), этот закон можно записать таким образом: ![]() Подставим в последнее уравнение (6) выражения для сил (3,4,5) и получим ![]() откуда после соответствующих преобразований получим выражение ![]() Учитывая, что ![]() ![]() Таким образом, чтобы рассчитать коэффициент вязкости жидкости по методу Стокса, необходимо знать параметры шарообразного тела (диаметрD), плотности самой жидкости (ж) и материала используемых шаров (), а также скорость падения шаров в столбе исследуемой жидкости. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Приборы и принадлежности: стеклянный цилиндр с кольцевыми метками, исследуемая жидкость- касторовое масло,дробинки в форме шара, изготовленные из топаза, микрометр, секундомер, линейка, термометр. ![]() В процессе эксперимента измеряется расстояние l между метками на колбе с исследуемой жидкостью (кольцевые метки ограничивают расстояние, соответствующее равномерному движению падающего шарика). ДиаметрD каждого из шариков был измерен микрометром. С помощью секундомера получили время tпрохождения шариком отмеченного столба жидкости. Данные эксперимента были записаны в таблицу. Расчет коэффициента вязкости. Выполните вычислительные этапы работы и занесите результаты в таблицу (заполните все желтые ячейки бланка). Обратите внимание на единицы измерения величин, участвующих в работе! Определить скорость падения каждого из шаров по формуле, соответствующей равномерному движению: ![]() Рассчитать коэффициент вязкости для каждого опыта (шарика) в отдельности: ![]() где ![]() плотность топаза ![]() Вычислить среднее значение коэффициента вязкости жидкости: ![]() Определите абсолютную погрешность каждого значения вязкости и доверительный интервал среднего значения: ![]() Важно! Коэффициент вязкости рассчитывался для каждого опыта отдельно, следовательно, параметры приборов в итоговой погрешности ![]() Сравните полученное значение вязкости касторового масла с табличным ![]() ![]() Бланк для заполнения
|