Опис установки

 

Прилад (рис.7.1) уявляє собою скляний циліндр, напов­не­ний випробуваною в’язкою рідиною (мастилом). На ци­ліндр одягнені два кільця АВ та СД. Кільця мо­жуть переміщуватись вздовж труби. Від­стань між ни­ми вимірюється лінійкою, а час руху кульок секундомі­ром.

 

Рисунок 7.1

7.2 Теорія методу Стокса

 

На кульку, що вільно падає у в’язку рідину діють такі сили:

Сила тяжіння

, (7.1)

де r – радіус кульки, r_к = 7800 кг/м³ – густина кульки, g – прискоре­ння вільного падіння. Виштовхуюча сила Архімеда

, (7.2)

де r_р = 960 кг/м³ – густина рідини.

Сила опору руху, зумовлена силами внутрішнього тертя між ша­ра­ми рідини. При рухові кульки в рідині це сила Стокса

, (7.3)

де h – коефіцієнт внутрішнього тертя, υ; – швидкість руху кульки, r – радіус кульки. Після занурення кульки в рідину рівнодіюча сил R, що діють на неї

. (7.4)

Кулька рухається прискорено. По мірі зростання швидкості збіль­шу­ється сила Стокса і настане мить, коли рівнодіюча R буде дорівню­вати нулю. Згідно з першим законом Ньютона кулька рух кульки стане рів­но­мірним. При цьому

. (7.5)

Підстановка сил P, F_А та F_о із виразів (7.1) ÷ (7.3) в (7.5) дає вираз для коефі­ціє­нта внутрішнього тертя;

. (7.6)

Швидкість рівномірного руху . Одержуємо із (7.6) робочу формулу

. (7.7)