Лабораторная работа №3 вязкость жидкостей Часть 1.Определение вязкости чистых жидкостей методом Стокса
Цель работы: Изучение закономерностей движения тел в вязких средах и экспериментальное определение коэффициента внутреннего трения в жидкостях.
Приборы и принадлежности: вискозиметр Стокса с исследуемой жидкостью, микрометр, электронные весы, набор шариков, химическая посуда, секундомер, линейка.
Подготовка к работе: освоить правила работы с электронными весами и научиться измерять предметы при помощи микрометра.
Прежде чем выполнять экспериментальную часть работы, следует подготовиться теоретически, руководствуясь вопросами для самоподготовки, затем ответить на контрольные вопросы.
Порядок выполнения работы:
1. Диаметр шарика d измерить микрометром. Результаты измерений занести в столбец № 2 таблицы.
2. Вычислить
объем шарика по формуле, V=
,
Результаты вычислений занести в столбец № 3 таблицы.
3. Массу шарика m измерить с помощью электронных весов. Шарик поместить на чашу весов, при этом на цифровом табло высвечивается его масса. Результаты наблюдений занести в столбец № 4.
4. Вычислить
плотность материала шарика по формуле
,
результаты вычислений занести в столбец № 5.
5. Значение
плотности исследуемой жидкости
записать в столбец № 6.
6. Измерить время падения шарика на пути длиной l между метками “А” и “В”, на участке c установившейся скоростью движения, (см. рис.). Для этого осторожно опустить шарик в сосуд с исследуемой жидкостью, так, чтобы он падал по оси цилиндра. Секундомер включается при прохождении верхней метки “А” и выключается при прохождении нижней метки “В”. Измерить расстояние l между метками “А” и “В”. Результаты занести в столбец № 7 и № 8, соответственно.
7. Вычислить скорость падения шарика, результаты занести в столбец №9
8. Вычислить коэффициент динамической вязкости жидкости, результаты вычислений занести в столбец №10
9. Рассчитать число Рейнольдса, результаты расчетов занести в столбец №11
Таблица измерений
Цифры
в первом столбце таблицы соответствуют
номерам шариков,
- среднее значение измеряемой
или вычисляемой величины,
-
погрешность измерения величины.
№пп |
d, м |
Vш, м3 |
m, кг |
ρш, кг/м3 |
кг/м3 |
l, м |
t, c |
υ, м/с |
Па с |
Re |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,10. Аналогичным образом провести измерения и расчеты для всех остальных шариков.
11. Произвести статистическую обработку результатов измерения, оценить погрешности, правильно округлить результаты и погрешности.
12. Сделайте вывод; опишите, какие явления наблюдали в процессе проделанной работы, какие законы использовали для того, чтобы вывести формулу расчета коэффициента динамической вязкости. Запишите окончательные результаты с указанием абсолютной погрешности измерения и единиц измерения:
=
Коэффициент динамической вязкости исследуемой жидкости при температуре 20°С равен =1.49 Па·с. В выводе по работе следует указать табличное значение вязкости жидкости и сравнить полученный результат с табличным.
Статистическая обработка результатов измерений
1. Рассчитайте средние значения диаметра и массы шариков, после чего вычислите среднюю плотность материала шарика
,
где
- средняя масса шариков;
- средний диаметр шариков. Результаты
занесите в соответствующие ячейки 4
строки таблицы
2. Рассчитайте
среднее значение коэффициента динамической
вязкости
где
средняя скорость движения шариков.
3. Вычислите абсолютную погрешность измерения коэффициента динамической вязкости. Для этого
3.1. Найдите случайные погрешности прямых измерений диаметра шарика d, длины пути l и времени падения шарика t при доверительной вероятности 0.95
3.2. Найдите абсолютные погрешности измерения диаметра шарика d, длины пути l и времени падения шарика t
,
где Δdсист., Δlсист., Δtсист – систематические погрешности измерений.
3.3. Рассчитайте относительную погрешность косвенных измерений коэффициента вязкости
3.4. Искомая абсолютная погрешность измерения коэффициента вязкости равна
.
4. Рассчитайте
среднее значение числа Рейнольдса
5. Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерений числа Рейнольдса ΔRe
Для этого
5.1. Рассчитайте относительную погрешность косвенных измерений числа Рейнольдса, выразив его через прямо измеренные величины:
поскольку
=
,
относительная погрешность
5.2. Искомая абсолютная погрешность числа Рейнольдса равна
=.