Определение коэффициента вязкости прозрачной жидкости по методу Стокса (стр. 2 из 2)

Движения шарика возрастает, ускорение уменьшается и, наконец, шарик достигнет такой скорости, при которой ускорение становится равным нулю, тогда

.(4)

Подставляя в равенство (4) значение величин, получим:

.(5)

Решая уравнение (5) относительно коэффициента внутреннего трения, получаем расчетную формулу:

.(6)

Рис. 3. Прибор Стокса

На рисунке 3 представлен прибор, состоящий из широкого стеклянного цилиндра с нанесенными на него двумя кольцевыми горизонтальными метками

и ( – расстояние между метками), который наполняется исследуемой жидкостью (касторовое масло, трансформаторное масло, глицерин) так, чтобы уровень жидкости был на 5¸8 см выше верхней метки.

Порядок выполнения работы

Для измерения коэффициента внутреннего трения жидкости, например, масла, берутся очень маленькие шарики. Диаметр этих шариков измеряют микрометром. Время падения шарика – секундомером.

1. С помощью микрометра измерьте диаметр шарика.

2. Измерьте время опускания каждого шарика между двумя метками

и . Шарик опустите в отверстие воронки и в момент прохождения через верхнюю метку включите секундомер, а в момент прохождения через нижнюю метку его выключите.

3. Проведите опыт не менее пяти раз.

4. Измерьте расстояние между метками. Вычислите скорость движения шарика и по формуле (5) найдите значение коэффициента вязкости.

5. Плотность жидкости и шариков возьмите из таблицы физических величин.

6. Найдите среднее значение коэффициента вязкости, оценить абсолютную и относительную погрешности измерений.

№ п/п
	м	м	м	с	м/с	H×c/м2	H×c/м2	H×c/м2	H×c/м2	%
1
2
3
4
5

Контрольные вопросы

1. В чем заключается метод определения коэффициента вязкости жидкости по Стоксу?

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

3. Как зависит коэффициент внутреннего трения жидкостей от температуры?

4. Какие течения жидкости называют ламинарными и турбулентными? Как определяются числом Рейнольдса эти течения?

5. Каков физический смысл коэффициента вязкости жидкости?

6. Почему измерения верны только при малых скоростях?

7. Для какой жидкости глицерина или воды коэффициент вязкости можно определить точнее рассматриваемым методом?

8. Имеется два свинцовых шарика разного диаметра. У какого из них скорость падения в жидкости будет больше?

9. Охарактеризуйте другие явления переноса (диффузию и теплопроводность). Каким законам они подчиняются?