4-1

его падения можно воспользоваться формулой 7, выбрав стартовую отметку на цилиндре с жидкостью, отстоящую на несколько сантиметров от поверхности глицерина.

Подставляя значение скорости в уравнение (5), окончательно

получим формулу для определения коэффициента динамической вязкости:

4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1.Измерение диаметров шариков. Диаметр di шариков(5–7 штук)

измеряют микрометром, шарики следует брать примерно одинакового размера, например, из шариковых подшипников. Результаты измерений заносят в таблицу и производят стандартную статистическую обработку результатов измерений.

Таблица 1

Измерение диаметров шариков

Средний диаметр шариков d мм

(di d )2 мм2

где n – число измерений (число шариков).

11

Случайная абсолютная погрешность измерения:

мм.,

где t – коэффициент Стьюдента (берётся из таблицы).

Предел неисключённой систематической погрешности:

мм.

Абсолютная погрешность измерения:

d 2d 2d мм.

4.2.Измерение массы шариков. Массу шариков определяют с помощью аналитических или электронных весов. Результаты наблюдений заносят в таблицу и аналогично вышеприведенной методике рассчитывают средние величины и погрешности.

4.3.Измерение времени падения шариков. Шарики бросают в жидкость и засекают секундомером время движения шариков между двумя рисками.

При наблюдении за движением шарика (в момент пуска и остановки секундомера) глаз нужно расположить на такой высоте, чтобы метки,

нанесенные на стойке, и продолжение их изображения, видимое через цилиндр с жидкостью, давали прямую, а не изогнутую линию.

Поскольку довольно быстро устанавливается постоянная скорость падения шариков, то с достаточной степенью точности можно с помощью секундомера измерять время падения между двумя не слишком близко расположенными метками. Результаты измерения времени также следует также заносить в таблицу наблюдений и рассчитывать средние величины и погрешности.

12

4.4. Расчет плотности материала шариков. Зная средние диаметр и массу шариков, рассчитывают плотность материала шарика 1 по формуле:

абсолютной погрешности результата определения плотности материала шариков:

4.5.Измерение плотности глицерина. Плотность 2 жидкости

определяют с помощью ареометра, который погружен в небольшой цилиндрический сосуд, наполненный той же жидкостью, что и сосуд Стокса. При этом нужно следить, чтобы ареометр находился в центре сосуда, а не вблизи его стенок.

4.6.Температуру глицерина определяют термометром.

4.7.Расчет вязкости жидкости:

Расчет границы абсолютной погрешности результата измерения

4.10. Сделать выводы по работе (сравнить полученный результат с табличным значением, проанализировать ошибки измерений, указать пути повышения точности измерений и т.п.). Оформить отчет и сдать его преподавателю для проверки.

14

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что называется вязкостью?

2.В чем различие механизма вязкости в жидкости и газе?

3.Каков физический смысл коэффициента вязкости?

4.В каких единицах измеряется коэффициент вязкости?

5.Как изменяется с температурой коэффициент вязкости?

6.В чем сущность метода Стокcа?

7.Как выводится расчетная формула для вычисления коэффициента вязкости по методу Стокcа?

8.Как определить скорость падения шарика?

9.Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости?

10.Как определяется плотность жидкости и материала шарика?

15

ПРИЛОЖЕНИЕ

ФОРМА ОТЧЕТА

На титульном листе:

УрФУ кафедра физики

О Т Ч Е Т по лабораторной работе № 4

Определение коэффициента вязкости технического глицерина

по методу Стокса

Студент _____________________

Группа_______________________

Преподаватель_________________

Дата__________________________

На внутренних страницах:

1.Основная расчетная формула:

d2 ( 1 2 )g ,

18V

16

падения; m – средняя масса шарика; V – скорость установившегося движения шарика в жидкости.

2.Эскиз установки.

3.Средства измерений и их характеристика.

4. Результаты измерений 4.1. Измерение диаметров шариков

Таблица П.2

17

d мм

(di d )2 мм2

d tP,n S d мм;

d осн мм;

d 2d 2d мм.

4.2.Измерение массы шариков

Таблица П.3

m г;

(mi m )2 г2

преподавателя, i – время движения шарика между какими-либо двумя

определенными метками при его равномерном движении). 18

S ( i )2 с;

n(n 1)

4.4.а) Более точный метод (на усмотрение преподавателя) – снятие экспериментальных данных и построение графика зависимости расстоя-

ния (через каждые 10см), пройденного шариком данного диаметра, от времени его падения. Данные представить в виде таблицы и графика. Из графика определить скорость установившегося равномерного движения.

Данные обработать по методу наименьших квадратов (МНК). 4.5. Измерение плотности жидкости

4.7. Измерение температуры жидкости: t =….градусы Цельсия (ºС).

19

t t 1,1 2осн отс2 ºС.

5. Расчет искомой величины

5.1. Расчет плотности материала шариков

6.2. Расчет границы относительной погрешности результата определения коэффициента вязкости жидкости

6.3. Расчет границы абсолютной погрешности результата измерения коэффициента вязкости

20