Determinarea vâscozității lichidului folosind metoda Stokes. Determinarea vâscozității dinamice a unui lichid folosind metoda Stokes. Scopul și obiectivele lucrării

Lucrarea a fost adăugată pe site-ul site-ului: 2016-06-20

Comandă scrierea unei lucrări unice

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> LUCRARE DE LABORATOR Nr. T-1

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">DETERMINAREA VÂSCCOZITĂȚII LICHIDULUI PRIN METODĂ STOKES

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Dispozitiv și accesorii:" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">cilindru de sticlă cu lichidul studiat" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">stu (glicerina), micrometru, cronometru, bile de plumb.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">SCURT TEORIE

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Atât în ​​lichide, cât și în gaze, în cazul unei încălcări a omogenității spațiale a densității, temperaturii sau vitezei de mișcare ordonată, apar fenomene de transfer: difuzie, conductivitate termică și frecare internă.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Fenomen frecare internă(vâscozitatea) este asociată cu transferul de impuls (momentum) al moleculelor lichide de la un strat de lichid la altul, ceea ce este echivalent cu apariția forțelor de frecare între straturi de lichid care se deplasează paralel unul cu celălalt la viteze diferite." xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sti.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1.1.Manifestarea fortelor vascoase.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Dacă un lichid curge printr-o țeavă orizontală, atunci presiunea lichidului scade în direcția curgerii sale, ceea ce este ușor de verificat prin plasarea manometrelor de-a lungul conductei Pentru fluxul staționar la capetele conductei este necesar să se mențină o diferență de presiune constantă, echilibrând" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">forțele variabile care apar în timpul curgerii fluidului și frânarea acestuia este;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">forțe;text-decoration:underline" xml:lang="en-US" lang="en-US">з;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">os.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Un alt exemplu este comportamentul unui lichid într-un vas rotativ. Dacă un vas cilindric vertical umplut cu lichid este adus în rotație uniformă în jurul axei sale, atunci lichidul începe și el să se rotească .Mai întâi încep" xml:lang="en-US" lang="en-US">а" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">formează straturile de lichid adiacente pereților vasului. Apoi rotația este transmisă intern" xml:lang="en-US" lang="en-US">н" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">le stratificate până când întregul lichid începe să se rotească complet ca un corp solid. În acest fel" xml:lang="en-US" lang="en-US">а" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">zom, până la stabilirea mișcării, are loc o transmitere continuă a rotației de la" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">transferă către lichid și, mai departe, straturile exterioare ale lichidului către cele interioare. Un astfel de front" xml:lang="en-US" lang="en-US">аRotația " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">cha ar fi imposibilă dacă nu ar exista forțe tangențiale care să acționeze între straturile de lichid care se rotesc la viteze unghiulare diferite. Acestea sunt forțe tangenţiale în interior." xml:lang="en-US" lang="en-US">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">frecarea timpurie este forța vâscoasă" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sti.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Diferitele lichide vor curge dintr-un vas cu aceeași gaură la viteze diferite, de exemplu, apă, benzină, alcool, ulei, rășini. Aceste lichide diferă în viscozitate" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">rigiditate, adică sunt caracterizate de diferite forțe de frecare internă între straturi, obstacole" xml:lang="en-US" lang="en-US">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">urlând cu fluxul.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1.2.Caracteristicile cantitative ale viscozitatii.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Să ne imaginăm că fluxul de fluid se mișcă în direcție. Să selectăm în acest flux două straturi paralele A și B cu aria Δ" xml:lang="en-US" lang="en-US">S" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> la o distanță Δn unul de celălalt, care sunt doi" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">mestecă la viteze, respectiv, și (Fig. 1).

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Datorită mișcării termice, moleculele se deplasează din strat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, trecând de la viteză" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">creștere, într-un strat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">A" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, deplasându-se cu viteză" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. În acest caz, moleculele din strat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> "tradus" xml:lang="en-US" lang="en-US">о„xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">syat" la strat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">A" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> impulsuri ale mișcării lor ordonate m. Dacă > , atunci astfel de m" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">molecule care se ciocnesc cu moleculele „rapide” ale stratului" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">A" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> își va accelera mișcarea ordonată, iar moleculele stratului" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">A" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> va încetini. Dimpotrivă, atunci când moleculele trec de la mai repede la doi" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">strat de mestecat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">A" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> la strat" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (săgeata D) tolerează impulsuri mari" xml:lang="en-US" lang="en-US">m" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> și impact" xml:lang="en-US" lang="en-US">е" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">nicțiunea dintre molecule duce la o ordonare mai rapidă" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">mișcare validă

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Molecule cu strat "lent"." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">V.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Astfel, din partea stratului care se mișcă mai repede, pe partea care se mișcă mai încet" xml:lang="en-US" lang="en-US">у" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">O forță de accelerare acționează asupra unui strat în mișcare. Dimpotrivă, un strat care se mișcă lent are o forță de frânare" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">stați straturi în mișcare mai rapidă. Forțe de frecare, pisica" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">y apar în acest caz, direcționat tangențial la suprafața de contact a straturilor. Cauza frecării interne este" xml:lang="en-US" lang="en-US">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">suprapunerea este organizată" xml:lang="en-US" lang="en-US">н" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ny mișcarea straturilor de lichid la viteze diferite și t haotic" xml:lang="en-US" lang="en-US">е" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">mișcarea plastică a moleculelor, a căror intensitate depinde de temperatură.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Mărimea forței de frecare internă este descrisă;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Legea lui Newton" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: dacă straturi de lichid A și B (Fig. 1), se deplasează la viteze diferite și, atingeți în plan pl" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">platformă ΔS, apoi forța internă acționează asupra acestui pad" xml:lang="en-US" lang="en-US">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">frecarea timpurie f este mai mare, cu atât este mai mare suprafața considerată a stratului Δ" xml:lang="en-US" lang="en-US">S" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> și cu cât mai mult, cu atât sk-ul se schimbă mai repede" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">creșterea fluxului de fluid în timpul tranziției de la strat la strat (de la stratul A la strat" xml:lang="en-US" lang="en-US">В)" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, (1)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">unde f forța de frecare internă,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">coeficientul de proporționalitate η, în funcție de natura lichidului, se numește;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">dinamică;text-decoration:underline" xml:lang="en-US" lang="en-US">și;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">vâscozitate chesky" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, (sau pur și simplu vâscozitatea),

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Δ" xml:lang="en-US" lang="en-US">υ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - diferența de viteză a stratului,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Δn distanță dintre straturi,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Δ" xml:lang="en-US" lang="en-US">Zona S" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">layer contacts.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Relația inclusă în (1) este;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">gradient de viteză.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">În general, gradientul oricărei cantități este modificarea acestei cantități, sosirea" xml:lang="en-US" lang="en-US">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">pe unitate de distanță măsurată în direcția de max" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">creșteți puțin. Gradientul de viteză arată cât de repede se schimbă viteza atunci când treceți de la un strat la altul în direcția perpendiculară pe" xml:lang="en-US" lang="en-US">а" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">controlul mișcării straturilor. Să fie două straturi A și B (Fig. 1)," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">actual din curând" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">legături υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> și υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sunt despărțiți unul de celălalt la o distanță n. Apoi raportul modificării vitezei υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">= υ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">к" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">distanța dintre straturile n este dată de gradientul sk" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">crește" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Din formula (1) puteți determina vâscozitatea dinamică:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">(2),

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">din care rezultă că vâscozitatea dinamică este egală cu forța de frecare internă care acționează pe unitatea de suprafață a stratului cu un gradient de viteză egal cu unitatea" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">tse.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Unitatea SI de viscozitate Pascal;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">al doilea (Pa;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с), aceasta este dinamică" xml:lang="en-US" lang="en-US">е" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">vâscozitatea unui mediu în care, sub flux laminar și un gradient de viteză cu un modul egal cu 1 m/s pe 1 m, o forță de frecare internă de 1 N la 1 m apare;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> straturi care ating suprafețele (Pa;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с =1 Н;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">s/m;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">).

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât lichidul diferă mai mult de ideal, cu atât sunt mai mari forțele de frecare internă care apar în el. Vâscozitatea depinde de temperatură și natura acestei dependențe pentru lichide și gaze este diferită pentru lichide η scade cu creșterea temperaturii, pentru gaze crește. Aceasta indică o diferență în mecanismele interne ale acestora." xml:lang="en-US" lang="en-US">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">frecare timpurie. La temperaturi ultra-scăzute apropiate de zero absolut se observă fenomenul de superfluiditate. Astfel, heliul lichid la T = 2,17 K are o viscozitate η = 0, adică straturi de lichid" xml:lang="en-US" lang="en-US">d" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">fluxul de heliu nu interacționează și energia nu este cheltuită pentru frecare internă.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Determinarea vâscozității lichidului prin metoda Stokes.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2.1.Derivarea formulei de lucru.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Metoda Stokes" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: bazat pe măsurarea vitezei de cădere a unei mingi în lichidul studiat" xml:lang="en-US" lang="en-US">d" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">oase.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Când o minge cade uniform într-un lichid vertical în jos, fără turbulențe, acționează trei forțe: gravitația, forța de plutire (conform legii lui Arhimede) și forța internă." xml:lang="en-US" lang="en-US">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Rennes" xml:lang="en-US" lang="en-US">е"xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">frecare fluidă.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Stratul de lichid imediat adiacent mingii se lipește de suprafața acesteia și se mișcă odată cu ea. Următorul strat este purtat împreună cu mingea la o viteză mai mică. Între straturi, o forță internă apare frecare Conform legii empirice Stokes, mărimea acestei forțe pentru o minge care se mișcă cu o viteză constantă este egală cu:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">f = 3 ·· D," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (3)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">unde este coeficientul de vâscozitate," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - viteza mingii,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">D - diametrul bilei.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Când o minge cade, toate cele trei forțe sunt direcționate vertical: forța gravitațională" xml:lang="en-US" lang="en-US">е" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sti P în jos, forța de flotabilitate F și forța de frecare internă în sus. Ra" xml:lang="en-US" lang="en-US">в" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">acționând aceste forțe" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">R =P- F- f" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> determină o accelerare a căderii mingii. Dar odată cu creșterea vitezei de cădere, forța de frecare internă va crește, iar rezultatul R va crește scădea." xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">net, viteza crește la valoarea" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, la care rezultatul R devine egal cu n" xml:lang="en-US" lang="en-US">у" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">lyu.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> După aceasta, mingea se va mișca uniform la această viteză constantă υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">T" xml:lang="en-US" lang="en-US">а" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">o mișcare se numește constantă. În acest caz, putem scrie:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="en-US" lang="en-US">P" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="en-US" lang="en-US">F" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="en-US" lang="en-US">f" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 0." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">(4)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Greutatea mingii este:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Р =" xml:lang="en-US" lang="en-US">mg" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> =" xml:lang="en-US" lang="en-US">V" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ··" xml:lang="en-US" lang="en-US">g" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> =" xml:lang="en-US" lang="en-US">D;vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">3" xml:lang="en-US" lang="en-US">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">g" xml:lang="en-US" lang="en-US">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">unde V volumul mingii," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> -" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">densitatea substanței mingii, g - fără accelerație" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a toamna, D" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - diametrul bilei.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Forța puternică a lui Arhimede ( egal cu greutatea fluid deplasat) este egal cu:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">F" xml:lang="en-US" lang="en-US"> = m;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1" xml:lang="en-US" lang="en-US">g = V·;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1" xml:lang="en-US" lang="en-US">·g = D;vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">3" xml:lang="en-US" lang="en-US">;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1" xml:lang="en-US" lang="en-US">g" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">unde;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> densitatea lichidului, m;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">masa de lichid din volumul mingii.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Forța de frecare internă este egală cu:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="en-US" lang="en-US">f" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 3" xml:lang="en-US" lang="en-US">D" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0.

;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Înlocuiți valorile" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">F, f în (4)" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> obținem:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - 3" xml:lang="en-US" lang="en-US">D" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 0." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (5)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Rezolvând (5) relativ, găsim

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> =" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ·." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (6)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Din moment ce" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">υ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">=," xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> atunci formula de lucru pentru determinarea vâscozității prin timpul de scădere este în cele din urmă scrisă după cum urmează:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = ·. (7)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Utilizarea formulei Stokes (3) și raționamente similare despre condițiile de mișcare uniformă" xml:lang="en-US" lang="en-US">și" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">jetând o picătură încărcată de petrol într-un câmp electric, R. Millick" xml:lang="en-US" lang="en-US">е" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">el a fost primul care a măsurat sarcina unui electron și a dovedit atomismul electricității (1916).

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Partea experimentală

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Descrierea dispozitivului:" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> dispozitivul constă dintr-un cilindru de sticlă umplut cu lichidul de testare. Există două fire orizontale pe cilindru" xml:lang="en-US" lang="en-US">h" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">nye markuri distanțate unul de celălalt la distanță" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">l." xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Folosind un trepied, cilindrul este instalat strict vertical" xml:lang="en-US" lang="en-US">ь" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">dar.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Comandă de lucru:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Măsurați diametrul fiecărei bile cu un micrometru de 3 ori în puncte diferite și găsiți valoarea medie a diametrului D ca medie aritmetică. Introduceți rezultatele măsurătorilor și calculele din tabelul 1.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Tabelul 1

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">articol nr.	" xml:lang="en-US" lang="en-US">D;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">D;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">D;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">D;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Setați marcajul de sus la 3-5 cm sub nivelul lichidului din cilindru,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">astfel încât, atunci când mingea cade, aceasta trece deja de marcajul superior cu o viteză constantă" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">stiyu, și măsurați distanța" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">l" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> între semnele de pe scara trepiedului.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Coborâți mingea în lichid de-a lungul axei cilindrului și utilizați un cronometru pentru a măsura timpul t" xml:lang="en-US" lang="en-US">о" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">mers pe jos cu mingea" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">l" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> între semne.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Calculați coeficientul de vâscozitate folosind formula:" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> =" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Efectuați experimentul de 5 ori.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Găsiți valoarea medie, înregistrați rezultatele măsurătorii în tabelul 2.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Tabelul 2.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Nu.	" xml:lang="en-US" lang="en-US">D" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (m)	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> t(c)	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kg/m;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 (lead)	;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> kg/m;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 (glicer;vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">in;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">)	" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">l" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (m)	;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kg/m;font-family:"Symbol"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с	;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kg/m;font-family:"Symbol"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с	;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">i " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kg/m;font-family:"Symbol"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с	;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kg/m;font-family:"Symbol"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">с
" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1			" xml:lang="en-US" lang="en-US">11300	" xml:lang="en-US" lang="en-US">1200
" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2
" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">…
" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Calculați erorile de măsurare absolute și relative" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">conform următoarei scheme:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a) calculează" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">pentru fiecare măsurătoare;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">b) calculați valoarea medie" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ca medie aritmetică;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">c) calculați eroarea absolută" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> pentru fiecare măsurătoare:

" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">i;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">= η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- η;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">i;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">d) calculați eroarea absolută medie:

" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">= (1/" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">t" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">)" xml:lang="en-US" lang="en-US">Σ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> |" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> η;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">i" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> |

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e) scrieți rezultatul final în formular" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η = η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">av ±" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e) calculați eroarea relativă de măsurare" xml:lang="en-US" lang="en-US">Δ" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> /" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> η;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">sr;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">·;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> 100%

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Întrebări de control:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ce proprietăți ale lichidelor indică prezența frecării interne în ele?

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Cum teoria cinetică explică vâscozitatea lichidelor?

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ce lege guvernează forțele de frecare internă? Formulați legea lui N" xml:lang="en-US" lang="en-US">yu" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">tonuri pentru vâscozitatea lichidelor.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4) Ce este un gradient de viteză?

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Semnificația fizică a coeficientului de vâscozitate η. Cum depinde acesta de temperatură pentru lichide și gaze? Dați exemple de o astfel de dependență.

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Explicați metoda Stokes pentru determinarea vâscozității.Derivarea formulei de lucru.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Literatura

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Trofimova T.I. „Curs de Fizică”, M., 1985, p. 50-52.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Sivukhin D.V. " Curs general fizica”, T." xml:lang="en-US" lang="en-US">I"xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">., M. 2005, p. 499-506.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3. Sivukhin D.V. „Curs general de fizică”, T." xml:lang="en-US" lang="en-US">III"xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">., M. 2005, p. 382-386.

ΔS

Δh

Agenția Federală pentru Educație

Federația Rusă

Instituție de învățământ de stat de formare profesională superioară

Institutul minier de stat din Sankt Petersburg poartă numele. G.V. Plehanov

(Universitate tehnica)

Raport de laborator nr. 21

Disciplina: fizica

Subiect: Determinarea coeficientului de vâscozitate a lichidului

Este realizat de un student gr. NG-04 ___ _____________ Gladkov P.D.

(semnătură) (nume complet)

Verificat de: asistent ____________ Cernobay V.I.

(funcție) (semnătură) (nume complet)

Saint Petersburg

Scopul lucrării:

determinați coeficientul de vâscozitate al unui lichid folosind metoda Stokes.

Scurt context teoretic.

eu Fenomenul de frecare internă (vâscozitate) este apariția unor forțe de frecare între straturi de lichid (sau gaz) care se deplasează unul față de celălalt în paralel și cu viteze diferite.

Când straturile plate se mișcă, forța de frecare dintre ele conform legii lui Newton este egală cu:

unde  este coeficientul de proporționalitate, numit coeficient de vâscozitate sau vâscozitate dinamică; S- zona de contact a straturilor,
- diferența de viteză între straturile adiacente,
- distanta dintre straturile adiacente.

Prin urmare, η este numeric egal cu forța tangențială pe unitatea de suprafață de contact a straturilor, necesară pentru a menține o diferență de viteză egală cu unu între două straturi paralele de materie, distanța dintre care este egală cu unu. Unitatea SI a viscozității este pascal secundă.

Lăsați o minge să se miște într-un recipient plin cu lichid, ale cărui dimensiuni sunt semnificativ mai mici decât dimensiunile recipientului. Există trei forțe care acționează asupra mingii: gravitația R, îndreptată în jos; forța de frecare internă și forța de plutire Fîn, îndreptată în sus. Bila cade inițial cu o rată accelerată, dar apoi echilibrul are loc foarte repede, deoarece pe măsură ce viteza crește, crește și forța de frecare. Stokes a arătat că această forță la viteze mici este proporțională cu viteza mingii v și cu raza acesteia r:

,

unde  este coeficientul de vâscozitate.

Schema de instalare.

Formule de calcul de bază.

Unde - coeficientul de vâscozitate, r - raza bilei, - viteza mingii;

Unde R- forța gravitației care acționează asupra mingii F A - Forța lui Arhimede, F tr - forța de frecare internă;

unde  m- densitatea materialului bilei; V – volumul mingii;

Unde
- densitatea lichidului;

Formula pentru calcularea erorii pătratice medii.

,

Unde - valoarea medie a coeficientului de vâscozitate, - valoarea coeficientului de vâscozitate în fiecare experiment individual, n- numărul de experimente.

Tabel de măsurători și calcule.

tabelul 1

măsurători

Erori de măsurători directe.

= 0,1 K;
=5.10 -5 m;
= 5.10 -5 m;
= 5.10 -5 m;
=0,01s.

Pagina 1

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL RUSIEI

Bugetul federal de stat educațional

institutie de invatamant superior învăţământul profesional

„Universitatea de Stat de Sud-Vest”

(SWSU)
Departamentul de Fizică

AM APROBAT

prim-prorector -

Prorector pentru Afaceri Academice

E.A. Kudryashov

„_____” __________ 2012

DETERMINAREA VISCOZITATII LICHIDE

PRIN METODA STOKES

Instrucțiuni a efectua laborator

lucrarea nr.21 la secțiunea „Mecanica și fizica moleculară”.

Kursk 2012

UDC 534.2

Alcătuit de: V.M. Polunin, L.I. Roslyakova

Referent

Candidat la Științe Tehnice Științe, profesorul G.T. Sychev

: ghid pentru munca de laborator Nr. 21 la sectiunea „Mecanica si Fizica Moleculara” / Sud-Vest. stat Universitate; comp.: V.M. Polunin, L.I. Roslyakova Kursk, 2012. 8 p.: ill. 2, masa. 1. Bibliografie: 3 titluri.
Conține scurte informații teoretice despre mecanismul frecării vâscoase și determinarea vâscozității lichidului prin metoda Stokes. Este indicată ordinea lucrării, sunt furnizate întrebări de control și o listă cu literatura recomandată.

Orientările respectă cerințele statului standardele educaționaleînvăţământul profesional superior (2010) şi lucrătorii curricula specialitățile tehnice ale Universității de Stat de Sud-Vest.

Conceput pentru studenții specialităților tehnice.

Semnat pentru imprimare. Format 60 x 84 1/16.

Condiţional cuptor l. . Ed. academic. l. . Circulaţie Ordin. Gratuit.

Universitatea de Stat de Sud-Vest.

Lucrare de laborator nr 21

Determinarea vâscozității lichidului folosind metoda Stokes

Scopul lucrării: determinarea coeficientului de vâscozitate al unui lichid.

Dispozitive și accesorii: cilindru de sticla cu lichidul testat, bile mici de otel, micrometru, cronometru.

INTRODUCERE

1. Natura forțelor de frecare vâscoase

Orice corp care se deplasează într-un lichid (gaz) este supus forței de frecare vâscoasă (frecare internă). Forța de frecare vâscoasă apare între straturile adiacente de lichid sau gaz care se mișcă din anumite motive la viteze diferite. În acest caz, straturile care se deplasează unul față de celălalt schimbă molecule. Moleculele din stratul rapid transferă un anumit impuls către stratul lent, iar stratul lent tinde să se miște mai repede. La rândul lor, moleculele din stratul lent, sărind în stratul rapid, îl încetinesc.

Cu toate acestea, mecanismul considerat al frecării vâscoase este mai tipic gazelor în care moleculele sar din strat în strat din cauza haoticului. mișcarea termică. Într-un lichid, frecarea internă este determinată în mare măsură de acțiunea forțelor intermoleculare. Distanțele dintre molecule dintr-un lichid sunt mici, iar forțele de interacțiune sunt semnificative. Moleculele unui lichid, precum particulele unui solid, oscilează în jurul pozițiilor de echilibru. După ce timpul de „viață așezată” a trecut, moleculele lichide se mută brusc într-o nouă poziție.

Când un corp se mișcă într-un lichid cu o viteză , moleculele lichidului se „lipesc” parțial de el - sunt adsorbite. Stratul de lichid cel mai apropiat de stratul aderat este purtat de forțele interacțiunii intermoleculare. În acest caz, lichidul va accelera la limita cu solidul. Ea va fi acționată de forța medie totală F în direcția de mișcare a corpului. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, o forță de aceeași mărime, dar în direcția opusă, va acționa asupra corpului din partea lichidului. Aceasta este forța de frecare vâscoasă. Apariția acestei forțe duce la frânarea corpului în mișcare.

Formula pentru forța de frecare internă a fost determinată experimental:

Unde
- gradient de viteză, care arată viteza de modificare a vitezei în direcția x perpendiculară pe mișcarea straturilor;

S este aria peste care acționează forța.

Semnul „” din formula (1) arată că forța F este îndreptată spre scăderea vitezei. Coeficientul de proporționalitate η se numește coeficient de frecare internă sau pur și simplu vâscozitate (vâscozitate dinamică).

Dacă în formula (1) punem
, ΔS = 1m 2, atunci F va fi numeric egal cu η, i.e. coeficientul de vâscozitate dinamică este numeric egal cu forța de frecare internă care apare pe fiecare unitate a suprafeței de contact a două straturi care se deplasează unul față de celălalt cu un gradient de viteză egal cu unu.

Coeficientul de vâscozitate dinamică depinde de natura lichidului și scade odată cu creșterea temperaturii pentru un lichid. Vâscozitatea joacă un rol semnificativ în mișcarea lichidelor.

2. Formula Stokes

Sa luam in considerare mișcare uniformă o minge mică cu raza r într-un lichid (gaz). Să notăm viteza bilei în raport cu fluidul prin 0 . Distribuția vitezei în straturi adiacente de lichid antrenat de minge, acesta are forma prezentată în Fig. 1. În imediata apropiere a suprafeței mingii, această viteză este egală cu 0 , iar pe măsură ce te îndepărtezi scade și aproape devine egal cu zero, la o anumită distanță L de suprafața mingii.

Evident, cu cât raza bilei este mai mare, cu atât este mai mare masa de lichid (gaz) pe care o implică în mișcare, iar L trebuie să fie proporțional cu r:

L = α r.

Prin  înţelegem valoarea medie a coeficientului de proporţionalitate. Atunci viteza medie pe suprafața mingii este egală cu

.

Suprafața bilei este S = 4πr 2 și forța de frecare experimentată de bila în mișcare este egală cu

Stokes a constatat că pentru mingea α = . În consecință, forța de frecare vâscoasă experimentată de o minge care se mișcă într-un lichid (gaz):

F tr =
, (2)

unde d este diametrul mingii.

Formula Stokes se aplică numai în cazul corpurilor sferice de dimensiuni mici și cu viteze reduse de deplasare a acestora.

Folosind formula Stokes, este posibil, de exemplu, să se determine ratele de sedimentare a particulelor de ceață și fum. Poate fi folosit și pentru a rezolva problema inversă - prin măsurarea vitezei cu care cade o minge într-un lichid, se poate determina vâscozitatea acesteia.

3. Determinarea coeficientului de vâscozitate al unui lichid prin metoda Stokes

N iar o minge care cade vertical în jos într-un lichid este acționată de trei forțe (Fig. 2): gravitația mg, forța lui Arhimede F a și forța de frecare vâscoasă F tr.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton:

ma = mg - F a -F tr

Forța gravitației și forța lui Arhimede sunt constante ca mărime, iar forța de frecare vâscoasă, conform formulei (2), crește odată cu creșterea vitezei mingii și vine un moment în care forța gravitației este echilibrată de suma frecarea si fortele lui Arhimede. Din acest moment, accelerația mingii este zero, adică mișcarea ei devine uniformă.

mg = F a + F tr, (3)

și

F a = ρ f · g · V =
, (4)

unde V este volumul mingii; ρ lichid - densitatea lichidului; ρ w este densitatea mingii.

Înlocuind ecuațiile (2), (4) în ecuația (3), obținem

(ρ w -ρ f) = 3·π·η· 0 d.

De unde o luăm?

.

Viteza mingii

= ,

Unde - distanta dintre marcajele de pe vas cu lichidul, corespunzatoare locului unde se echilibreaza fortele; τ este timpul necesar mingii pentru a parcurge distanța .

În sfârșit, obținem

. (5)
Dacă luăm în considerare influența pereților vasului asupra mișcării mingii, atunci formula (5) va lua forma

, (6)

unde D este diametrul vasului.

FINALIZAREA LUCRĂRII

1. Măsurați diametrul interior al cilindrului de sticlă și distanța dintre semne folosind un șubler și o riglă.

2. Măsurați diametrul mingii cu un micrometru.

3. Coborâți mingea în vas, astfel încât să se miște de-a lungul axei cilindrului și utilizați un cronometru pentru a măsura timpul care trece între marcaje.

4. Calculați coeficientul de vâscozitate al lichidului studiat folosind formula (6).

5. Efectuați aceleași măsurători și calcule pentru încă patru bile.

7. Introduceți rezultatele măsurătorilor și calculelor în tabelul 1.

tabelul 1

Nu.	D,	,	d,	,	,	, Pas
1
2
3
4
5

ÎNTREBĂRI DE CONTROL

1. 
   Explicați mecanismul de apariție a forțelor de frecare vâscoase.
2. 
   Deduceți formula Stokes.
3. 
   Ce este metoda Stokes pentru determinarea vâscozității unui lichid și unde este utilizată în practică?

1. 
   Bordovsky, G.A. Curs de fizica in 3 carti. Carte 1. Bazele fizice mecanică: Manual / G.A Bordovsky, S.V. – M.: Mai sus. şcoală, 2004. – 423 p.
2. 
   Savelyev, I.V. curs de fizica: Tutorialîn 3 vol. T.1 Mecanica. Fizica moleculară/ I.V. Savelyev. – Sankt Petersburg: Editura „Lan”, 2007. – 352 p.
3. 
   Fedoseev V.B. Fizica: Manual / V.B.Fedoseev. – Rostov n/d: Phoenix, 2009. – 669 p.

Pagina 1

DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE VÂȘCOZITATE AL UNUI LICHID PRIN METODĂ STOKES

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE

SA Efectueze LUCRARI DE LABORATOR

la disciplina "Fizica"

pentru studenții care studiază în direcția 230400.62 " Sisteme de informare si tehnologie" cu normă întreagă Instruire

Tyumen, 2012

Velichko T.I. Determinarea coeficientului de vâscozitate al unui lichid prin metoda Stokes: linii directoare pentru lucrul de laborator la disciplina „Fizică” pentru studenții cu normă întreagă în direcția 230400.62 „Sisteme și tehnologii informaționale” / T.I. Velichko.-Tyumen: RIO FGBOU VPO „TyumGASU”, 2012. – 11 p.

Orientările au fost elaborate pe baza programelor de lucru ale Universității de Stat de Inginerie Civilă din Tyumen la disciplina „Fizică” pentru studenții cu normă întreagă în direcția 230400.62 „Sisteme și tehnologii informaționale”.

Instrucțiunile includ o descriere a configurației experimentale și a metodei de măsurare, procedura de efectuare a măsurătorilor și calculelor în lucrările de laborator pe tema „Mecanica lichidelor și gazelor”.

Revizor: Mikheeva O.B.

Tiraj 50 exemplare.

© Instituția de învățământ de la bugetul de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea de stat de arhitectură și inginerie civilă din Tyumen”

© Velichko T.I.

Departamentul Editorial și Publicare al Universității de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă din Tyumen

Introducere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Scurtă teorie a munci. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Lucrare de laborator nr 12. Determinarea coeficientului de vâscozitate

lichide folosind metoda Stokes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1 Descrierea instalării. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Comanda de lucru. . . . . . . . . . . . . . 9

3. Întrebări de test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Lista bibliografică. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . unsprezece

Introducere

Orientările au fost elaborate pe baza programelor de lucru ale Universității de Stat de Inginerie Civilă din Tyumen la disciplina „Fizică” pentru studenții cu normă întreagă în direcția 230400.62 „Sisteme și tehnologii informaționale”. Instrucțiunile includ o descriere a configurației experimentale și a metodei de măsurare, procedura de efectuare a măsurătorilor și calculelor în munca de laborator pe tema „Mecanica lichidelor și gazelor”.

Aceste linii directoare sunt destinate elevilor care dobândesc următoarele competențe:

- cultural general:

OK-1 – stăpânirea unei culturi a gândirii, capacitatea de a generaliza, de a analiza, de a percepe informații, de a stabili un scop și de a alege căi de a-l atinge;

OK-11 – stăpânirea metodelor, metodelor și mijloacelor de bază de obținere, stocare, prelucrare a informațiilor, utilizarea calculatorului ca mijloc de lucru cu informația;

- profesionist:

PC-1 – utilizarea legilor de bază ale științelor naturii în activitate profesională, aplicarea metodelor analiză matematicăși modelare, cercetare teoretică și experimentală;

PC-2 – identificarea esenței științifice naturale a problemelor apărute în cursul activității profesionale, atragerea aparaturii fizice și matematice adecvate pentru rezolvarea acestora;

PC-5 – stăpânirea metodelor de bază, metodelor și mijloacelor de obținere, stocare, prelucrare a informațiilor, abilități de lucru cu calculatorul ca mijloc de management al informațiilor;

PK-18 – capacitatea de a efectua experimente folosind o metodologie dată și de a analiza rezultatele folosind aparatul matematic adecvat.

Scopul lucrării este de a calcula coeficientul de vâscozitate al unei soluții de glicerol pe baza rezultatelor măsurătorilor experimentale.

Echipamentul este un vas cu o soluție de glicerină, bile de oțel, un micrometru, un cronometru și o riglă.

1. SCURT TEORIA LUCRĂRII

1.1 Viscozitate. Vâscozitatea sau frecarea internă este proprietatea lichidelor (sau gazelor) de a rezista mișcării unui strat de lichid față de altul. Forțele de frecare internă sunt direcționate tangențial la suprafața straturilor; stratul care se mișcă mai rapid este supus unei forțe de frânare din partea stratului care se mișcă mai lent. Aceste forțe apar din cauza transferului de impuls de la un strat de lichid (gaz) la altul.

Vâscozitatea lichidelor se explică prin acțiunea forțelor de atracție dintre molecule și se manifestă prin frânarea corpurilor care se deplasează în lichid, prin apariția rezistenței la agitarea lichidului etc.

Dacă un lichid vâscos se deplasează printr-o țeavă orizontală cu viteză mică, astfel încât curgerea sa este laminară (stratificată), atunci moleculele stratului în contact cu pereții țevii se lipesc de pereți și rămân nemișcate. Alte straturi se deplasează cu viteze crescânde, iar stratul care se mișcă de-a lungul axei țevii are cea mai mare viteză. Modelul de distribuție a vitezei straturilor de lichid vâscos are forma unei parabole (Figura 1).

Figura 1 - Distribuția vitezei straturilor de fluid vâscos în

Să luăm în considerare curgerea unui lichid de-a lungul unei suprafețe orizontale (Figura 2). Dacă viteza în acest flux se modifică de la un strat la altul, atunci forța de frecare internă acționează asupra graniței dintre straturi, a cărei mărime este determinată de legea găsită mai întâi de Newton,

. (1)

unde este coeficientul de vâscozitate al lichidului, este aria suprafeței stratului pe care acționează forța, este modulul gradientului de viteză (o valoare care arată cât de repede se schimbă viteza lichidului în direcția perpendiculară pe suprafața straturilor.)

Figura 2 - Curgerea unui lichid vâscos pe o suprafață orizontală.

Valoarea coeficientului de vâscozitate depinde de natura lichidului sau gazului și de temperatura acestuia. Pentru lichide, scade odată cu creșterea temperaturii, pentru gaze, dimpotrivă, crește. După cum rezultă din ecuația (1), unitățile de măsură ale coeficientului de vâscozitate sunt Pascal∙secundă (Pa×s).

1.2 Determinarea vâscozității prin metoda Stokes. Metoda Stokes pentru determinarea coeficientului de vâscozitate se bazează pe măsurarea vitezei unor corpuri sferice mici care se deplasează uniform într-un lichid.

La o viteză mică de mișcare a unui corp într-un fluid vâscos, acesta este acționat de o forță de rezistență la mișcare, proporțională cu viteza corpului,

Coeficientul de rezistență depinde de forma și dimensiunea corpului și de vâscozitatea lichidului. J. Stokes a stabilit empiric că pentru un corp sferic cu rază , . Forța de rezistență egală cu

numită forța Stokes.

Figura 2 - Forțele care acționează asupra

minge care cade.

Când o minge cade într-un lichid (Figura 2), asupra ei acționează trei forțe:

1) gravitația,

(2)

Masa mingii, - volumul acesteia, - densitatea materialului mingii, - raza mingii.

2) forța lui Arhimede,

, (3)

- masa lichidului deplasat de minge, - densitatea lichidului.

3) forța de rezistență la mișcare (forța Stokes),

, (4)

Viteza mingii.

Când sunt uniforme, de ex. cu viteză constantă, mișcarea mingii

, (5)

.

Dacă măsori distanța parcursă de minge în timp, atunci viteza mingii. Apoi, în sfârșit

, (6)

sau, dacă folosești diametrul mingii,

. (7)

2. LUCRARE DE LABORATOR Nr 12 (mecanica)

DETERMINAREA VISCOZITĂȚII LICHIDULUI CU METODA STOKES

2.1 Descrierea instalației

Instalația constă dintr-un vas cilindric cu o soluție de glicerină. Vasul este fixat de perete cu ajutorul consolelor. Când o minge cade într-un lichid, viteza ei crește inițial, dar după o scurtă perioadă de timp devine constantă. Pentru a calcula viteza de cădere a unei mingi într-o soluție de glicerol, pe peretele vasului sunt indicate două semne, cel de sus marchează poziția din care mișcarea mingii poate fi considerată uniformă. În momentul în care mingea atinge marcajul de sus, cronometrul este pornit, numărând timpul de mișcare. În momentul în care mingea trece de al doilea marcaj, cronometrul este oprit.

ÎN LICHIDE

Ghid pentru munca de laborator Nr. 9

la disciplina „Fizică generală”

sectiunea „Mecanica. Fizica moleculara"

Minsk 2011

Instructiuni de siguranta

Facand munca de laborator

În interiorul aparatelor electrice de măsură utilizate în lucrare există o tensiune alternativă de rețea de 220 V, 50 Hz, ceea ce reprezintă un pericol pentru viață.

Cele mai periculoase locuri sunt întrerupătorul de alimentare, prizele pentru siguranțe, cablul de alimentare al dispozitivelor și firele de conectare sub tensiune.

Studenții care au urmat pregătire privind măsurile de siguranță la desfășurarea lucrărilor de laborator au dreptul să efectueze lucrări de laborator într-un laborator de pregătire cu înregistrarea obligatorie în jurnalul de protocoale de testare a cunoștințelor privind măsurile de siguranță la efectuarea lucrărilor de laborator.

Înainte ca elevii să efectueze lucrări de laborator
necesar:

Învață metodologia de realizare a lucrărilor de laborator, regulile de implementare în siguranță a acesteia;

Familiarizat cu setare experimentala; cunoaște metode și tehnici sigure de manipulare a instrumentelor și echipamentelor în timpul efectuării acestei lucrări de laborator;

Verificați calitatea cablurilor de alimentare; asigurați-vă că toate părțile sub tensiune ale dispozitivelor sunt închise și inaccesibile la atingere;

Verificați fiabilitatea conexiunii bornelor de pe corpul dispozitivului cu magistrala de împământare;

Dacă este detectată o defecțiune, raportați imediat profesorului sau inginerului;

Obțineți permisiunea profesorului pentru a o efectua, confirmând astfel că ați însuşit materialul teoretic. Un student care nu a primit permisiunea de a efectua lucrări de laborator nu este permis.

Dispozitivele sunt pornite de un profesor sau inginer. Numai după ce este convins de funcționalitatea instrumentelor și de corectitudinea asamblarii lor poate începe să efectueze lucrări de laborator.

La efectuarea lucrărilor de laborator, studenții trebuie:

Nu lăsați dispozitivele pornite nesupravegheate;

Nu vă aplecați aproape de ele, nu treceți niciun obiect prin ele și nu vă sprijiniți de ele;

Când lucrați cu greutăți, fixați-le bine cu șuruburi de fixare pe osii.

înlocuirea oricărui element al instalării, conectarea sau deconectarea conexiunilor detașabile trebuie efectuată numai atunci când sursa de alimentare este oprită sub stricta supraveghere a unui profesor sau inginer.

Raportați profesorului sau inginer orice deficiențe descoperite în timpul lucrărilor de laborator.

La sfârșitul lucrării, echipamentele și dispozitivele sunt deconectate de la rețeaua electrică de către un profesor sau inginer.

STUDIAREA FENOMENELOR DE FRICAȚIE INTERNĂ

ÎN LICHIDE

Scopul și obiectivele lucrării

1. Studiază fenomenul de frecare internă în lichide.

2. Studiați modelele de curgere a lichidului real într-o țeavă cilindrică și mișcarea corpurilor în lichid.

3. Determinați coeficientul de vâscozitate al lichidului folosind metoda Stokes.

4. Se măsoară volumele de lichid care curge dintr-o țeavă cilindrică pe unitatea de timp la diferite diferențe de presiune la capetele țevii, se determină momentul trecerii de la fluxul de fluid laminar la cel turbulent și se calculează numărul Reynolds corespunzător tranziției.

Principii de bază ale teoriei frecării interne în lichide

Definiții de bază

Lichide sunt substanțe care au un anumit volum, dar nu au elasticitate de formă (adică nu au un modul de forfecare). Spre deosebire de solide, lichidele prezintă o ordine de rază scurtă (un aranjament ordonat de atomi sau molecule vecine la distanțe de ordinul mai multor distanțe intermoleculare); ordinea de lungă durată inerentă solidelor (rețeaua cristalină) este complet absentă.

Epoca „vieții așezate” este timpul în care moleculele unui lichid își mențin locația. După acest timp, moleculele lichide se deplasează pe distanțe de ordinul a 10 -8 cm Moleculele lichide, ca și moleculele solide, suferă vibrații termice în jurul pozițiilor de echilibru.

Fluiditate este capacitatea moleculelor lichide de a-și schimba poziția față de alte molecule. În același timp, forțele interacțiunii intermoleculare sunt destul de puternice, iar distanțele medii dintre molecule rămân neschimbate. Din acest motiv, lichidele își păstrează volumul.

Fenomenul de frecare internă (vâscozitate) constă în interacțiunea straturilor învecinate de lichid real care se deplasează cu viteze diferite, ceea ce duce la apariția unor forțe vâscoase (frecare internă) tangente la suprafața straturilor. În același timp, moleculele stratului mai rapid au tendința de a trage de-a lungul moleculelor celui mai lent și invers, moleculele stratului mai lent inhibă mișcarea celui mai rapid. În consecință, forțele vâscoase sunt direcționate de-a lungul suprafeței straturilor de contact în direcția opusă acestora. viteza relativa similar cu forțele de frecare de alunecare (frecare externă) atunci când un corp se mișcă de-a lungul suprafeței altuia. Prin natura lor, forțele de frecare dintr-un lichid sunt forțe de interacțiune intermoleculară, adică forțe electromagnetice, la fel ca forțele de frecare dintre solide. Fenomenul de vâscozitate este astfel asociat cu transferul de impuls de la strat la strat, adică. se referă la fenomene de transfer. Deoarece moleculele unui lichid sunt aproape de poziția de echilibru de cele mai multe ori, masa în mișcare a lichidului antrenează straturi învecinate în principal datorită coeziunii (interacțiune intermoleculară). Pe măsură ce temperatura crește, fluiditatea lichidului crește, iar vâscozitatea scade. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când este încălzit, lichidul „se slăbește” (adică volumul său crește ușor) și forțele interacțiunii intermoleculare slăbesc. Mecanismul de vâscozitate într-un gaz este diferit, deoarece apare din cauza tranziției moleculelor de la strat la strat. Prin urmare, odată cu creșterea temperaturii, vâscozitatea gazelor crește, spre deosebire de lichide.

Laminare Acest lucru se numește flux atunci când particulele lichide se mișcă de-a lungul traiectoriilor stabile. Lichidul se mișcă în straturi paralele. Vitezele tuturor particulelor de fluid sunt paralele cu fluxul. Dacă un flux colorat este introdus într-un flux laminar, acesta este păstrat fără a fi spălat pe tot parcursul fluxului.

Turbulent curgerea devine la viteze mari - aceasta este o mișcare instabilă, haotică (ca vârtej) a particulelor lichide.

Stabil sau staționar se numește flux dacă mărimile și direcțiile vitezelor particulelor în fiecare punct al unui fluid în mișcare nu se modifică în timp.

2.2. Modele de mișcare a fluidului real într-o țeavă cilindrică

Să existe un lichid, ale cărui straturi diferite se mișcă cu viteze diferite (Figura 1), iar vitezele straturilor situate la o distanță Δ y, diferă prin cantitatea Δ v. Apoi raportul Δ v/Δ y arată cât de repede se schimbă viteza fluidului de la un strat la altul. Pentru două straturi infinit apropiate (Δ y®0) această valoare este scrisă sub forma dv/dy si reprezinta gradient de viteză grad(v) pe direcţia perpendiculară pe viteza de mişcare a straturilor.

Fig.1. Reprezentarea schematică a straturilor.

Newton a sugerat mai întâi că forța vâscozității sau forța frecării interne dFîntre două straturi de lichid este direct proporțională cu aria de contact a acestora dSτ, precum și gradientul de viteză:

. (1)

Se numește coeficientul de proporționalitate în funcție de natura lichidului și de temperatura acestuia coeficient de vâscozitate sau pur și simplu viscozitate . Coeficientul de vâscozitate h măsurată în Pa·s (kg/(m s)).

Să luăm în considerare mai detaliat fluxul laminar de lichid printr-o țeavă cu o secțiune transversală circulară de rază R lungime l. Dacă diferența de presiune Δ P= P 1 – P 2 (P 1 > P 2) se menține constant la capetele conductei, apoi se va stabili un regim staționar de curgere, în care, la intervale egale de timp t prin orice secțiune transversală a conductei S vor curge volume egale de lichid V. Particularitatea curgerii unui lichid vâscos printr-o țeavă cilindrică este că stratul exterior de lichid adiacent suprafeței interioare a țevii se lipește de acesta și rămâne nemișcat, iar viteza fiecăruia dintre straturile următoare crește pe măsură ce se apropie de centru. a conductei. Curgerea lichidului poate fi reprezentată ca mișcarea straturilor cilindrice paralele cu axa conductei. Să selectăm mental o regiune cilindrică arbitrară de lichid de rază r si lungime l(Figura 2).

Fig.2. Reprezentarea schematică a unei regiuni cilindrice de lichid.

pe ea suprafata laterala S t=2prl din partea stratului exterior, curgând cu o viteză diferită, forța vâscoasă acționează, conform (1):

În plus, forța asociată cu diferența de presiune acționează asupra bazelor cilindrului:

. (3)

Într-un flux de fluid staționar, viteza fluidului este constantă, prin urmare forțele care acționează asupra stratului cilindric trebuie să fie egale și opuse în direcție F B=F P, prin urmare

Să exprimăm din această ecuație dvși integrați expresia rezultată pentru a găsi viteza:

Limite integrala definita selectat din condiția ca pe peretele conductei (adică când r = R), viteza v ar trebui să ajungă la zero. Ca rezultat obținem

. (5)

Astfel, viteza particulelor unui lichid în mișcare se modifică de la o valoare maximă (la axa conductei) la zero (la pereții conductei) conform unei legi parabolice (Figura 3).

Fig.3. Distribuția vitezei straturilor de lichid într-o țeavă.

Să calculăm volumul de lichid care curge prin secțiunea transversală a conductei în timp t. Pentru a face acest lucru, luați în considerare un strat cilindric subțire de rază r, grosime dr, curgând cu o viteză constantă v. Pe parcursul t printr-o platformă inelară cu o zonă dS = 2πrdr, care este secțiunea transversală a acestui strat subțire, volumul de lichid va curge: dV =dSvt = 2πrdr vt sau, folosind formula (5),

(6)

Volumul lichidului V, curgând în timp t prin toată secțiunea transversală a conductei S, se găsește prin integrarea expresiei (6) peste r de la 0 la R.

Împărțirea acestei expresii la timp t, obținem volumul de lichid care curge din conductă pe unitatea de timp sau debit de lichid Q=V/t, iar formula (7) va arăta astfel:

(8)

Formula (8) este o expresie cantitativă legea lui Poiseuille . Din aceasta, în special, rezultă că fluxul de fluid este invers proporțional cu lungimea conductei lși este direct proporțională cu diferența de presiune ∆P la capetele țevii și a patra putere a razei acesteia, adică crește extrem de puternic odată cu creșterea razei țevii.

Dacă presupunem că toate particulele de lichid nu se mișcă cu viteze diferite, ci cu o anumită viteză medie v medie, apoi debitul fluidului Q, Acea

Experimentele au arătat că legea lui Poiseuille este valabilă numai la viteze relativ mici ale fluidului. Osborne Reynolds am observat mai întâi că atunci când se atinge o anumită viteză critică, mișcarea lichidului își pierde caracterul laminar și devine turbulent (vortex), adică un flux de lichid colorat se dispersează rapid pe toată secțiunea transversală a țevii sub formă de formațiuni de vortex. În plus, s-a remarcat că valoarea vitezei critice depinde și de dimensiunea tubului și de proprietățile lichidului în sine. Deci, de exemplu, dacă același lichid curge prin țevi de diametre diferite, atunci într-o țeavă mai largă trecerea de la flux laminar la flux turbulent va avea loc la viteze mai mici decât într-una îngustă. Astfel, o conductă îngustă are un efect de ordonare mai puternic asupra naturii mișcării fluidului. Pe de altă parte, s-a dovedit că un lichid mai vâscos menține fluxul laminar la viteze relativ mai mari.

Reynolds propus să se caracterizeze curgerea lichidului printr-o mărime adimensională numită număr Reynolds:

Iată densitatea și vâscozitatea lichidului, v miercuri - viteza medie curenții săi, R– raza conductei.

Studii experimentale a arătat că regimul laminar se observă în fluxuri care corespund numerelor Reynolds de cel mult ~1000. Trecerea de la laminar la curgere turbulentă are loc în intervalul de la 1000 la 2000, iar la valori de Re > 2000 debitul devine turbulent.

Mișcarea corpurilor în lichide

Forțele de vâscozitate se manifestă și în timpul mișcării diferitelor corpuri într-un lichid, care acționează pe suprafața laterală a corpului în direcția opusă vitezei corpului față de lichid. Forțele de vâscozitate sunt proporționale cu prima putere a vitezei, coeficientul de vâscozitate hși dimensiunile corpului liniare l:

, (11)

Unde k 1 – coeficient de proporționalitate.

Dacă o minge cu rază mică se mișcă într-un lichid r la viteză mică v, atunci forța de rezistență este egală cu:

Această formulă a fost obținută mai întâi Stokesși îi poartă numele.

În plus, un corp care se mișcă într-un fluid este supus forțelor de tracțiune. Într-adevăr, corpurile dintr-un lichid acționează asupra particulelor lichidului, schimbă natura fluxului, redistribuie vitezele și presiunile în acesta înainte și după corpurile în mișcare. Cu toate acestea, aceleași corpuri, conform celei de-a treia legi a lui Newton, experimentează forțe de aceeași magnitudine, dar în direcții opuse. Rezultanta acestor forțe este diferită de zero și este direcționată în direcția opusă vitezei corpului față de fluid. Calculul arată că forțele de rezistență sunt proporționale cu densitatea lichidului ρ , zona secțiune transversală corp Sși pătratul vitezei v:

Unde k 2 – coeficient în funcție de forma corpului, de starea suprafeței acestuia și de vâscozitatea lichidului.

Astfel, atât forțele de tracțiune, cât și forțele vâscoase împiedică mișcarea unui corp într-un lichid. La viteze mici predomină forțele vâscoase, proporționale cu prima putere a vitezei; la viteze mari – forțele de tracțiune schimbându-se conform unei legi parabolice (Figura 4).

Fig.4. Dependența forțelor de rezistență și a vâscozității de viteza de mișcare a unui corp într-un lichid.

Numărul Reynolds Re atunci când corpurile se mișcă într-un lichid, așa cum se poate vedea din formulele (11) și (13), este direct proporțional cu raportul F L/F Bși arată ce tip de rezistență predomină. Când Re≤1, predomină forțele vâscoase, iar când Re>1 predomină forțele de rezistență. Atunci când se creează modele de corpuri care se mișcă într-un fluid, numărul Reynolds este un criteriu de similitudine. Natura mișcării modelului va fi aceeași cu cea a corpului simulat, cu condiția ca numerele lor Reynolds să coincidă.

Metoda de realizare a muncii

3.1. Determinarea vâscozității lichidului folosind metoda Stokes

Această metodă se bazează pe studierea condițiilor de mișcare a unei mingi într-un fluid vâscos. Dimensiunile și densitatea mingii sunt alese astfel încât viteza sa de mișcare să fie scăzută. În acest caz, forța de rezistență este determinată aproape exclusiv de vâscozitate. Pe lângă forța vâscoasă f, o minge care cade într-un lichid este afectată de forța gravitației F T și putere Arhimede sau forță de plutire F A (Figura 5).

Fig.5. Reprezentarea schematică a unei mingi în lichid

La începutul mișcării F T> F A+ f iar mingea se mișcă mai repede. În același timp, puterea f, proporțional cu viteza mingii, crește până când rezultanta tuturor acestor forțe devine egală cu zero și, în continuare, bila se mișcă în lichid cu o viteză constantă. v. Pentru acest caz scriem egalitatea F T= F A+ f. Să-l rescriem folosind formula Stokes

Unde m w – masa mingii; m g – masa de lichid deplasată de minge; r– raza mingii. După ce am notat masa bilei și masa lichidului deplasat de aceasta în termeni de densitate și volum, obținem:

3.2. Determinarea numărului Reynolds corespunzător trecerii de la fluxul de fluid laminar la cel turbulent

Dependența debitului fluidului de diferența de presiune Δ P = P 1 – P 2 la capetele conductei este mai întâi exprimat funcție liniarăîn conformitate cu formula Poiseuille (linia întreruptă din figura 6). La valorile lui Δ P, corespunzător numărului Reynolds Re ~ 1000, există o tranziție de la fluxul laminar la cel turbulent și o abatere a dependenței Q = f(Δ P) din legea lui Poiseuille (punctul „a” de pe curba din figura 6). Cu o creștere suplimentară a diferenței de presiune, se observă un regim pur turbulent al curgerii lichidului (segmentul „ab” pe curba din Figura 6).

Fig.6. Dependența volumului de lichid care curge din conductă pe unitatea de timp și a numărului Reynolds de diferența de presiune la capetele conductei.

3.3. Descrierea configurației laboratorului

Determinarea vâscozității lichidului folosind metoda Stokes

Un vas cilindric este utilizat pentru a determina vâscozitatea unui lichid C, umplut cu lichidul de testare (Figura 7).

Fig.7. Instalatie de laborator pentru determinarea vascozitatii unui lichid prin metoda Stokes.

Mingea este aruncată în gaura din capacul vasului. Inițial, mingea cade în lichid cu o oarecare accelerație, iar când suma forței vâscoase și a forței de plutire devine egală ca mărime cu forța gravitațională a mingii, aceasta începe să se miște uniform cu o viteză constantă. v. Se determină timpul necesar pentru ca mingea să treacă între două semne, iar viteza mingii este calculată folosind formula v=l/t, Unde l– distanța dintre reperele de pe vas C. Înlocuind valoarea vitezei în formula (16), obținem:

Timp t căderea mingii între reperele de pe vas se determină cu ajutorul unui dispozitiv de măsurare a timpului H, diametrul mingii (și, în consecință, raza r) – folosind un microscop M cu o diviziune de scară cunoscută a ocularului.