Практикум по курсу общей физики по специальностям "География", "Природопользование", "Геоэкология". Миловидова С.Д - 28 стр.

UptoLike

Рубрика: 

28
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
ρρ
υ
ρρ
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.
Для измерения коэффициента внутреннего трения в
данной работе используются маленькие шарики из свинца .
Измерив предварительно диаметры шариков, опускают их в
цилиндр (рис.4) 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
вычисляют среднюю абсолютную и относительную ошибки измерений .
n/n
l
, см
t , с
η ,
с
см
г
Δ η ,
с
см
г
Е %
1
2
3
..
Ср
1
2
А
Рис.4
l
                                        28
      Т а к им       обра з  ом,   по достиж ении ш а рик ом ск орости v0
да лее он движ ется с постоянной ск оростью и у равнение (3) принима ет
следу ю щ ий
                                   π r ( ρ − ρ1 ) − 6π η rυ 0 = 0.
                                 4 3
 вид:                                                                    (4)
                                 3
Реш а яу ра внение (4) относительно к оэффициента 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 рик а .
      Зна я ск орость у ста новивш егося движ ения ш а рик а υ 0 = l / t , где l
- длина пу ти, проходимого ш арик ом при у ста новивш емся движ ении, t –
время его движ ения, а та к ж е плотности ρ и ρ1 и ра з      меры ш а рик а , мож но
вы числить з  на чение к оэффициента вяз       к ости для да нной ж идк ости по
                                               2 ( ρ − ρ1 ) 2
форму ле:                                 η=               gd t .               (6)
                                               9 4l
                               В ы пол нение раб оты
                    О  пред ел ение коэ ф ф ициента вязкости иссл ед уем ой
    А
                                             ж ид кости.
                       Д ля из  мерения к оэффициента вну треннего трения в
            1   да нной ра боте использ    у ю тся ма леньк ие ш а рик и изсвинца .
                Из мерив предварительно диа метры ш а рик ов, опу ск а ю т их в
                цилиндр (рис.4) с вяз      к ой ж идк остью (к а сторовое ма сло)
          l
                черезотверстие А в к ры ш к е цилиндра. С к орости ш а рик ов
                довольно з       на чительны , поэтому         гла з на блю да теля
                необходимо у ста новить против верхнего обру ча 1 так ,
            2   чтобы обру ч слива лся в одну полосу . С чита я движ ение
                у ста новивш имся к моменту прохож дения ш а рик ом
                верхнего обру ча , в момент прохож дения ш а рик а через
    Рис.4       верхний к ра й обру ча 1 пу ск аю т сек у ндомер и в момент
                прохож дения ш а рик ом ниж него обру ча 2 -оста на вливаю т.
Ра сстояние l меж ду обру ча ми из меряетсяма сш та бной линейк ой.
      П о форму ле (6) вы числяю т з     на чение к оэффициента вяз      к ости η
исследу емой ж идк ости. В на ш ем слу ча е ρ = 11,30 г/см , ρ1 = 0,96 г/см 3.
                                                           3

      П роведя эк сперимент с у к а з а нны м числом ш арик ов, вы числяю т
зна чения к оэффициентов вяз    к ости η для к а ж дого ш а рик а , а з       а тем
вы числяю тсредню ю а бсолю тну ю и относительну ю ош ибк и из      мерений.
            №    l , см t, с          η,
                                            г
                                                    Δ η,
                                                           г     Е %
           n/n                            см ⋅ с         см ⋅ с
          1
          2
          3
          … ..
          С р