Лабораторный практикум по общей физике. Термодинамика и молекулярная физика. Деникин А.С. - 54 стр.

                           Лабораторная работа № 9


         ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
                     МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ШАРИКА


I. Краткое теоретическое введение

    Рассмотрим падение тела внутри покоящейся жидкости.
    При соприкосновении твердого тела с жидкостью к его поверхности
прилипают молекулы жидкости, образуя мономолекулярный слой. Прилегающий к
телу слой жидкости движется вместе с ним с той же скоростью, что и само тело.
Он увлекает соседние частицы жидкости. Эти частицы, приходя в плавное,
безвихревое движение, воздействуют на более удаленные частицы жидкости.
Более удаленные от тела частицы жидкости движутся медленнее, чем более
близкие к нему. В этих условиях между частицами, двигающимися с различными
скоростями, действуют силы внутреннего трения. Силы внутреннего трения,
действующие со стороны удаленных частиц на прилегающие к телу частицы,,
тормозят движение тела, являясь силами сопротивления. Они направлены в
сторону, противоположную перемещению тела.
    Опыты показывают, что сила сопротивления зависит от скорости движения
тела, от геометрической формы тела, его линейных размеров, состояния
поверхности тела и вязкости среды.
    Сила сопротивления f наиболее просто определяется для тела
сферической формы (шарика) движущегося в покоящейся жидкости.
Теоретические расчеты, выполненные Дж. Стоксом, приводят к выражению
                                  f = 3ph dv ,                             (9.1)
    где h – коэффициент вязкости, d – диаметр шарика, v – скорость движения
шарика. На тело, падающее в жидкости, действует, кроме указанной силы f , сила
тяжести P (вес тела) и выталкивающая сила F (закон Архимеда).
    Равнодействующая R всех сил в рассматриваемом случае равна:
                                R = P-F - f .                              (9.2)

    Если обозначить: d – плотность шарика, d ¢ – плотность жидкости, g –
ускорение силы тяжести,. V – объем шарика, то
                             P = d gV ; F = d ¢gV .                        (9.3)
    С учетом (9.3) равнодействующая сила запишется

                                       54