2. Устройство и принцип действия экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из связанного со штангой кронштейна, на котором с помощью винта М крепится пружина П (рис. 2).

Кольцо А и платформа Б с указателем У подвешиваются на пружине П. Кольцо изготовлено из материала, который смачивает жидкость. На столике устанавливается стеклянная кювета К с исследуемой жидкостью. Положение платформы Б, индицирующей растяжение пружины П, измеряется по расположенной на штанге шкале Ш. Опустив кольцо А в кювету с водой с помощью винта М так, чтобы оно полностью коснулось поверхности воды, начнем его медленно поднимать. Пружина П при этом начнет растягиваться, это приводит к увеличению силы упругости . Когда величина силы упругости станет равной силе поверхностного натяжения , произойдет отрыв кольца от поверхности воды.

Рис. 2

Измерив удлинение пружины в момент отрыва кольца от поверхности воды, определяем силу упругости , которая равна силе поверхностного натяжения . Граница поверхности жидкости и кольца проходит по внутренней и внешней окружности кольца с диаметрами, и , где , – внутренний диаметр и толщина кольца, и составляет . В этом случае поверхностное натяжение определяется согласно выражению

, (3)

– поверхностное натяжение.

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством экспериментальной установки.

2. Определить удлинение пружины П при размещении пяти грузов весом от 1 до 5 г. Для этого определить начальное положение платформы по шкале с помощью указателя У, а затем положение в присутствии каждого из грузов. Грузы помещаются на платформу Б рядом с подвеской.

3. Результаты внести в табл. 1 и с помощью программы «натяжение» построить график зависимости .

Таблица 1

, м	, Н	, м	, м

4. Измерить линейкой внутренний диаметр и толщину кольца .

5. Используя винт М опустить кольцо А в кювету с водой К так, чтобы поверхность кольца всеми краями коснулась поверхности воды.

6. Используя винт М, медленно поднимая кольцо А, зафиксировать положение платформы Б в момент отрыва кольца. Найти и удлинение в момент отрыва для пяти измерений.

7. Результаты внести в табл. 2 и с помощью программы «натяжение» из графика определить деформирующую силу , вызывающую удлинение .

Таблица 2

, м	, м	, м	, м	, Н	, Н/м	C	, Н/м	, %

8. Рассчитать поверхностное натяжение по формуле (3), используя программу «натяжение».

9. Определить справочное значение по табл. 3 при данной температуре.

Таблица 3

C	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
, 10-2 Н/м	7,564	7,422	7,275	7,118	6,956	6,791	6,618	6,442	6,261	6,075	5,885

10. Провести сравнительный анализ рассчитанного и справочного значений поверхностного натяжения . Найти относительную погрешность .

11. Измерить поверхностное натяжение мыльного раствора в воде аналогично п. 6, 7, 8. Результаты внести в табл. 4.

Таблица 4

, м	, м	, Н	, Н/м

12. Провести сравнительный анализ рассчитанных значений поверхностного натяжения для воды и мыльного раствора .