Описание установки. Расчетная формула для вязкости жидкости.
Установка представляет собой стеклянный сосуд цилиндрической формы, заполненный исследуемой жидкостью (глицерин). Сосуд закреплен на деревянной стойке, которая снабжена шкалой расстояний (рис.2). К установке прилагается набор свинцовых и стеклянных шариков. В установке предусмотрено приспособление для подъема шариков после проведения эксперимента. При падении тела (шарика) внутри покоящейся жидкости на него, кроме силы тяжести mg действует и выталкивающая сила Архимеда FA, и сила вязкого трения FB (рис3). Результирующая этих сил в начале падения сообщает шарику ускорение. По мере возрастания скорости возрастает и сила сопротивления, а, следовательно, уменьшается ускорение, которое становится с течением времени равным нулю. Дальнейшее движение шарика будет проходить равномерно с некоторой скоростью V. При этом будет выполняться условие равновесия сил mg-FA=FB. (1) Величина вязкого трения FB для тел сферической формы при небольших скоростях движения в неограниченной жидкости определяется формулой Стокса , (2) где r−радиус шарика, V−скорость его движения, ή−коэффициент вязкости жидкости. Таким образом, для (1) можно записать , (3) где ρш −плотность материала шарика, ρж−плотность жидкости. Выразим коэффициент вязкости , (4) где d – диаметр шарика. Из формулы (4) видно, что для экспериментального определения вязкости η необходимо на опыте измерить диаметр шарика d, скорость его равномерного падения V и знать плотность материала шарика ρш и плотность жидкости ρж. Скорость V можно определить по наблюдению времени τ прохождения шариком пути h между метками A и B, соответствующею равномерному движению (рис.2). . (5) Формула (4) справедлива для случая падения шарика в безграничной среде. При падении шарика вдоль оси цилиндрического сосуда с диаметром D учет наличия стенок приводит к следующей формуле: . (6) Формула (6) является расчетной.
|