2. Проведення експериментального дослідження

Е кспериментальну перевірку форми поверхонь рівня рідини в круглоциліндричній посудині, що рівномірно обертається, проведемо на лабораторній установці (рис. 1).

Оскільки в цьому випадку вільна поверхня рідини є однією з конгруентних поверхонь рівня, то цілком достатньо дослідним шляхом знайти координати окремих точок вільної поверхні.

2.1. Схема установки

Лабораторна установка містить наступні елементи: електродвигун I, регулятор частоти обертання 2, стіл 3, циліндричну посудину 4, робочу рідину (підфарбовану воду) 5, стояк 6 зі шкалою та ноніусом, горизонтальну рейку 7 зі

Рис. 1

шкалою, голку 8. Елементи 6, 7 і 8 утворюють пересувний координатний пристрій.

2.2. Методика проведення дослідів

Ввімкнути електродвигун I. За допомогою регулятора 2 встановити задану частоту обертання валу двигуна із закріпленою на ньому посудиною. Після досягнення стану відносного спокою рідини (2,5...3 хв) по черзі суміщати вістря голки 8 координатного пристрою з точками 1...9 вільної поверхні, що лежать в площині zOx (точку 5 розташувати на осі обертання). При цьому за шкалами горизонтальної рейки 7 і ноніусу стояка 8 слід відлічувати поточні координати x і z вибраних точок. Дослідні значення поточних радіусу і висоти визначити шляхом віднімання координат поточних точок 1....9 від координат точки 5 як базової. Знаки отриманих різниць (щодо ) забезпечать наближену симетричність (відносно вертикальної осі) кривої, що апроксимує дослідні точки на графіку , тому можна вимірювати координати половини параболи. Кутову швидкість обертання циліндра слід визначити за формулою (1/с), де - частота обертання циліндра, об/хв.

Відліки за рейкою та ноніусом занести в таблицю спостережень табл. 1.

2.3. Обробка результатів дослідів

Побудувати графік з дослідними даними .

На підставі формули (6), що містить змінні , а також постійні величини , задаючись рядом значень величини як незалежної змінної (можна дослідними значеннями ), визначити відповідні розрахункові значення величини при фіксованій в досліді кутовій швидкості обертання посудини з рідиною. На полі графіка з дослідними точками ( ) нанести розрахункову криву (параболу) вільної поверхні рідини в судині, що обертається.

Можливий певний розкид дослідних точок ( ) відносно розрахункової кривої . Це свідчить про похибки експерименту і деякі припущення, що приймаються при теоретичних побудовах (нехтування явищами неоднорідної змочуваності стінок в зоні вільної поверхні рідини, неспіввісність посудини і валу електродвигуна, наявність зазорів в координатному пристрої і т.п.).

Результати розрахунків необхідно занести в табл. 2.

Проаналізувати графік з дослідними і розрахунковими даними . Зробити висновок відносно їх збіжності та фізичного змісту.

Таблиця 1

Результати спостережень

Найменування величин	Одиниці виміру	Номери точок
		1	2	3	4	5	6		7	8	9
Відлік за рейкою	мм
Відлік за ноніусом	мм

Таблиця 2