Коэффициент вязкости жидкости

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра физики

Лабораторная работа

" КОЭФФИЦИЕНТ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ"

Санкт-Петербург 2012

1. Цель работы — определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.

2. Краткое теоретическое содержание:

а) Явления, изучаемые в работе — вязкость;

б) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

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

в) Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

Пусть в заполненном жидкостью сосуде движется шарик, размеры которого значительно меньше размеров сосуда. Слой жидкости, прилегающий к шарику, движется со скоростью шарика. Соседние слои движутся с меньшими скоростями и, следовательно, между слоями жидкости возникает сила внутреннего трения. Стокс показал, что эта сила при малых значениях скорости пропорциональна скорости движения шарика и его радиусу r:

1)

коэффициент вязкость жидкость формула На шарик действуют три силы: сила тяжести Р (рис.2), направленная вниз; сила внутреннего трения и выталкивающая сила F_в, направленные вверх. Шарик сначала падает ускоренно, но затем очень быстро наступает равновесие, т. е.

2)

так как с увеличением скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным.

Сила тяжести

;

3) Т.к. m = V (где — плотность материала шарика; V - его объем), то

:

4) Выталкивающая сила по закону Архимеда

;

г) Пояснения к физическим величинам, входящим в формулы, и единицы их измерений:

з — коэффициент вязкости — Па * с;

m — масса шарика — кг;

g — ускорение свободного падения — м/с²;

сж — плотность жидкости — кг/м³;

с — плотность материала шарика — кг/м³;

V — скорость шарика — м/с;

Т — температура жидкости — К;

t — время прохождения шариком участка пути — с;

d — диаметр шарика — мм;

l — длина пути шарика — м;

r — радиус шарика — мм;

3. Основные расчетные формулы:

4. Формула измерений средней квадратической погрешности:

5. Результат измерений:

;

1. (2/9 * (1,425) ² * 9, 8 * (7800 — 970)) / 0,0515 = 586 484,8

2. (2/9 * (1,4) ² * 9, 8 * (7800 — 970)) / 0,055 = 530 063

3. (2/9 * (1,5) ² * 9, 8 * (7800 — 970)) / 0,056 = 597 625

4. (2/9 * (1,45) ² * 9, 8 * (7800 — 970)) / 0,054 = 579 130,6

5. (2/9 * (1,375) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,031 = 1 378 651,8

6. (2/9 * (0,85) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,345 = 47 340

7. (2/9 * (1) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,024 = 941 888,8

8. (2/9 * (1,125) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,316 = 90 537,5

9. (2/9 * (1,325) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,026 = 1 526 403,3

10. (2/9 * (1,275) ² * 9, 8 * (11 350 — 970)) / 0,0318 = 1 155 591

з = (586 484,8 + 530 063 + 597 625 + 579 130,6 + 1 378 651,8 + 47 340 + 941 888,8 + 90 537,5 + 1 526 403,3 + 1 155 591) / 10 = 743 371,56

= 158 290,7775 Па*с з = 743 371,56 ± 158 290,7775 Па*с

6. Вывод: Путём проведения опытов и изучения их результатов, я определила коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.