отчёт 13 лабораторка физика горный механика. отчет ЛР МХНК №13. Отчет по лабораторной работе 13 Определение коэффициента вязкости жидкости
 Скачать 90.98 Kb.
|
|
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 гр. САМ-22 Скуковский П.А. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.) Оценка: Дата: Проверил(а): (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2022 Цель работы Определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса. Краткое теоретическое содержание Процесс, изучаемый в работе В работе производится измерение вязкости жидкости по измерению скорости установившегося равномерного движения маленьких твердых шариков при их падении в исследуемой жидкости. 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. Основные законы и соотношения, лежащие в основе вывода расчетных формул При движении плоских слоев сила трения между ними согласно закону Ньютона, Н, на тело, находящееся в покое или движущееся равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.  где  - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом вязкости или динамической вязкостью; S - площадь соприкосновения слоев;  – градиент скорости.Выталкивающая сила по закону Архимеда для шарика, Н, на тело, погружённое в жидкость или газ действует выталкивающая сила, численно равная весу объёма жидкости или газа, выдавленного тела.  Где  - плотность жидкости;  – объём шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика.Закон Стокса, Н, на тело, находящееся в ламинарном потоке, сила сопротивления среды пропорциональна коэффициенту динамической вязкости, скорости движения тела относительно жидкости и характерному размеру тела.  Где - коэффициент вязкости; r- радиус шарика;  - скорость движения шарика;Второй закон Ньютона, Н, ускорение, приобретаемое материальной точкой в инерциальной системе отсчета, прямо пропорционально действующей на точку силе, и обратно пропорционально массе точки и по направлению совпадает с силой.  Где  – действующие на тело силы; m – масса тела;  – ускорение, приобретаемое телом.Схема экспериментальной установки   1 – Жидкость  Сила внутреннего трения 2 – Установка  Выталкивающая сила3 – Воронка  Сила тяжести4 – Линейка 5 – Шарик Основные расчетные формулы Сила внутреннего трения между слоями жидкости (закон Стокса), Н :  ,где  - коэффициент вязкости; r- радиус шарика; - скорость движения шарика; ,где Р- сила тяжести; действующая на шарик; FА- сила Архимеда; Fтр- сила внутреннего трения; Сила тяжести, Н  ,где м - плотность материала шарика; V – объем шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика;Выталкивающая сила, Н ,где  - плотность жидкости; – объём шарика; – ускорение свободного падения; r- радиус шарика;Коэффициент вязкости жидкости,   .Где  – плотность материала шарика;  – плотность жидкости; - скорость движения шарика; r- радиус шарика; – ускорение свободного падения;Скорость,   Где  – расстояние, которое преодолел шарик; t – время.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.Таблицы «Технические данные прибора» Таблица 1
«Результаты измерений» Таблица 2
Исходные данные:  м          Погрешности прямых измерений:  = 0,0005 м   = 1 с 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   Результаты  Вывод: В ходе лабораторной работы экспериментально был определён коэффициент вязкости кастрового масла, 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 касторового масла при температуре равной 22,5 градуса, равен 0,795 Па*с, из чего мы можем рассчитать, что в результате эксперимента мы получили погрешность, равную 43,2%. |
