Порядок виконання роботи (завдання 2)
1. Вибрати 5 кульок приблизно однакового розміру. 2. Виміряти штангенциркулем діаметр кожної кульки по одному разу. Результати занести в таблицю. 3. Встановити верхнє кільце АВ приблизно на 10 см нижче рівня рідини, а нижнє СД на відстані L = 35 см від АВ. 4. Опустити кульку в циліндр і в момент проходження кульки через верхнє кільце увімкнути секундомір, а при проходженні через нижнє – вимкнути. 5. Відстань L і час проходження її кулькою t занести в таблицю 7.3.
Таблиця 7.3
6. Збільшити відстань L на 5 см, опустивши нижнє кільце СД. 7. Повторити виміри, вказані в пунктах 4÷6, для останніх 4 кульок, змінюючи кожний раз L. Результати вимірювань занести до таблиці. 8. Розрахувати добуток r2×t. Результати занести в таблицю 7.3. 9. Побудувати графік залежності цього добутку r2×t в залежності від відстані L. Робоча формула (7.7) показує, що ця залежність повинна бути лінійною. Якщо експеримент дає дійсно пряму лінію, то теоретична формула (7.7), а отже і формула Стокса (7.3) вірні. 10. По формулі (7.7) знайти п’ять значень коефіцієнта в’язкості, та розрахувати випадкову похибку його вимірювання як для 5-ти кратних прямих вимірів. Знайти також відносну похибку Dh /h.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Яка фізична природа сили в’язкості в рідині та яка умова її виникнення? 2. Записати формулу Стокса для сили опору рухові кульки в рідині. 3. Яка необхідна умова для застосування методу Стокса? 4. Одержати робочу формулу для розрахунку коефіцієнта в’язкості методом Стокса. 5. В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?
Список літератури
1. Савельев И.В. Курс физики. -VI.: Наука. 1989. - Т. І. 2. Трофимова Т.Н. Курс физики. -М.: Высш. шк., 1990. 3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука. 1985.
Інструкцію склав доцент кафедри фізики Серпецький Б.О. Відредагував, змінив і доповнив доцент кафедри фізики Манько В.К. Затверджена на засіданні кафедри протокол № 3 від 01.12.2009 р.
8 Laboratory work № 3. MEASURING THE COEFFICIENT of internal friction BY STOCKS’ METHOD
The aim: to determine the internal friction coefficient of a liquid. Equipment: a glass cylinder filled of oil, with a scale and two sliding rings AB and CD; metal balls; a vernier caliper; a stopwatch.
Theory
For a body falling in a liquid, the equation of motion is . (8.1) Here, is weight, is Archimedes’ force and is the force of viscous friction. Stocks established a resistance force experienced by a ball, which moves with low speed in a viscous medium. This force is , (8.2) where is the coefficient of viscous friction, is the radius of the ball, is the speed of motion. Criterion of “smallness” for the speed may be written as follows: , (8.3) where is the Reynolds number, is the density of the medium. Projecting the forces onto z-axis pointed out vertically from the surface of the liquid, we obtain , (8.4) where = 7800 kg/m3 is density of the ball, = 960 kg/m3 is density of the liquid. Just after the ball has dipped into the liquid, it moves with acceleration, . The force of viscous friction increases until the moment of the force equilibrium . (8.5) From this moment, the ball falls with constant speed. Assuming in (8.4), we obtain . . (8.6)
|