Курс общей физики. Миловидова С.Д - 14 стр.

UptoLike

Рубрика: 

14
равнодействующая этих сил обращается в нуль. Это означает,
что уравнение (3) принимает вид
.0=
dt
d
m
υ
Так как m0, то
0=
dt
d
υ
и
.
0
const== υυ
Таким образом , по достижении шариком скорости v
0
далее он
движется с постоянной скоростью и уравнение (3) принимает следующий
вид:
()
.06
3
4
01
3
=−− υηπρρπ rr
(4)
Решая уравнение (4) относительно коэффициента внутреннего трения,
получаем
(
)
,
49
2
)(
9
2
2
0
1
2
0
1
gdgr
υ
ρ
ρ
υ
ρ
ρ
η
=
=
(5)
где d диаметр шарика .
Зная скорость установившегося движения шарика
t/
0
l=υ
, где
l
- длина пути, проходимого шариком при установившемся движении, t
время его движения, а также плотности ρ и ρ
1
и размеры шарика , можно
вычислить значение коэффициента вязкости для данной жидкости по
формуле:
.
4
9
2
2
1
tgd
l
ρρ
η
=
(6)
Выполнение работы
Определение коэффициента вязкости исследуемой жидкости.
Прибор для определения коэффициента вязкости
жидкости состоит из стеклянного цилиндра , наполненного
исследуемой жидкостью и имеющего горизонтальные,
подвижные металлические обручи 1 и 2 (рис.4). Расстояние
между обручами
l
задается преподавателем .
Для измерения коэффициента внутреннего трения в
данной работе используются маленькие шарики из свинца .
Измерив предварительно диаметры шариков, опускают их в
цилиндр с вязкой жидкостью (касторовое масло ) через
отверстие А в крышке цилиндра . Скорости шариков
довольно значительны , поэтому глаз наблюдателя
необходимо установить против верхнего обруча 1 так,
чтобы обруч сливался в одну полосу . Считая движение
установившимся к моменту прохождения шариком верхнего обруча, в
момент прохождения шарика через верхний край обруча 1 пускают
секундомер и в момент прохождения шариком нижнего обруча 2 -
останавливают. Расстояние
l
между обручами измеряется масштабной
линейкой .
По формуле (6) вычисляют значение коэффициента вязкости η
исследуемой жидкости. В нашем случае ρ = 11,30 г/см
3
, ρ
1
= 0,96 г/см
3
.
Проведя эксперимент с указанным числом шариков, вычисляют
значения коэффициентов вязкости η для каждого шарика , а затем
1
2
А
Рис.4
l
                                        14
ра внодей ству ю щ а я      этих     сил обра щ а ется в ну ль. Э то оз    на ча ет,
что у ра внение (3) принима етвид
     dυ                          dυ
   m      = 0. Т а ккак m≠0, то     = 0 и υ = υ 0 = const.
     dt                          dt
       Т а ким обра з ом, по достижении ш а риком скорости v0 да лее он
движется с постоянной скоростью и у ра внение (3) принима етследу ю щ ий
                                      π r ( ρ − ρ1 ) − 6π η rυ 0 = 0.
                                    4 3
 вид:                                                                         (4)
                                    3
Реш а я у ра внение (4) относительно коэф ф ициента вну треннего трения,
                                         2 ( ρ − ρ1 ) 2 2 ( ρ − ρ1 ) 2
полу ча ем                          η=                gr =            gd ,     (5)
                                         9 υ0                9 4υ 0
где d – диа метр ш а рика .
        Зна я скорость у ста новивш егося движения ш а рика υ 0 = l / t , где l
- длина пу ти, прох одимого ш ариком при у ста новивш емся движении, t –
время его движения, а та кже плотности ρ и ρ1 и ра з         меры ш а рика , можно
вы числить з    на чение коэф ф ициента вяз    кости для да нной жидкости по
                                               2 ( ρ − ρ1 ) 2
ф орму ле:                              η=                 gd t .              (6)
                                               9 4l
                               Вы полнениеработ ы
       О пред елениекоэф ф иц иент а в язкост и исслед уем ой ж ид кост и.
     А
                        П рибор для определения коэф ф ициента вяз            кости
                  жидкости состоит изстеклянного цилиндра , на полненного
                  исследу емой жидкостью и имею щ его гориз            онта льны е,
              1   подвижны е мета ллические обру чи 1 и 2 (рис.4). Ра сстояние
                  между обру ча ми l з  а да ется препода ва телем.
            l           Д ля из мерения коэф ф ициента вну треннего трения в
                  да нной ра боте использ  у ю тся ма ленькие ш а рики изсвинца .
                  Из мерив предварительно диа метры ш а риков, опу ска ю т их в
                  цилиндр с вяз    кой жидкостью (ка сторовое ма сло) через
              2
                  отверстие А в кры ш ке цилиндра . С корости ш а риков
                  довольно з    на чительны , поэтому          гла з на блю да теля
                  необх одимо у ста новить против верх него обру ча 1 так,
      Рис.4
                  чтобы обру ч слива лся в одну полосу . С чита я движение
у ста новивш имся к моменту прох ождения ш а риком верх него обру ча, в
момент прох ождения ш а рика через верх ний кра й обру ча 1 пу ска ю т
секу ндомер и в момент прох ождения ш а риком нижнего обру ча 2 -
оста на влива ю т. Ра сстояние l между обру ча ми из   меряется ма сш та бной
линей кой .
      П о ф орму ле (6) вы числяю т з   на чение коэф ф ициента вяз    кости η
исследу емой жидкости. В на ш ем слу ча е ρ = 11,30 г/см , ρ1 = 0,96 г/см3.
                                                        3

      П роведя эксперимент с у ка з  а нны м числом ш ариков, вы числяю т
зна чения коэф ф ициентов вяз   кости η для ка ждого ш а рика , а з        а тем