Методические указания к лабораторной работе №12 по физике для студентов всех специальностей и всех форм обучения Хабаровск icon

Методические указания к лабораторной работе №12 по физике для студентов всех специальностей и всех форм обучения Хабаровск


Смотрите также:
Методические указания к лабораторной работе №43 по физике для студентов всех специальностей...
Методические указания к лабораторной работе №109 по физике для студентов всех специальностей...
Методические указания к лабораторной работе №76 по физике для студентов всех специальностей и...
Методические указания к лабораторной работе №93 по физике для студентов всех форм обучения...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №203а по физике для студентов всех...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №21 по физике для студентов всех...
Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец ньютона методические указания к лабораторной...
Определение вязкости воздуха...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №23 по физике для студентов всех форм...
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца методические...
Определение момента сил трения и момента инерции махового колеса...
Методические указания по выполнению лабораторной работы №3 по курсу “Основы измерительной...



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»


ОПРЕДЕЛНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ ТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ УЗКИЙ КАНАЛ


Методические указания к лабораторной работе № 12 по физике

для студентов всех специальностей и всех форм обучения


Хабаровск

Издательство ТОГУ

2010

УДК 532.133



Определение коэффициента вязкости жидкости методом течения через узкий канал: Методические указания к лабораторной работе № 12 по физике для студентов всех специальностей и всех форм обучения /Сост. А.В.Михеенко. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. Ун-та, 2010. - 7 с.


Методические указания к лабораторной работе № 12 составлены на кафедре «Физика». Содержат описание вискозиметра и метода измерений коэффициента вязкости жидкости с его помощью. Объем выполнения лабораторной работы – 2 часа.


Печатается в соответствии с решениями кафедры «Физика» и методического совета факультета математического моделирования и процессов управления.


© Тихоокеанский государственный

университет, 2010

Цель работы: изучение внутреннего трения в жидкости.


Задача: определение коэффициента вязкости жидкости методом Пуазейля.


Приборы и принадлежности: вискозиметр, ареометр, секундомер, сосуды с

водой, испытуемой жидкостью.


ВВЕДЕНИЕ


Вязкость (внутренне трение) – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При ламинарном (слоистом) перемещении одних слоев жидкости относительно других за счет взаимодействия молекул возникают силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Со стороны слоя, движущегося быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. Со стороны слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

Согласно закону, установленному Ньютоном, сила внутреннего трения пропорциональна площади поверхности соприкосновения слоев и градиенту скорости dυ/dx, который показывает, как быстро меняется скорость при переходе от слоя к слою в направлении , перпендикулярном направлению движения слоев

, (1)

где коэффициент пропорциональности η, зависящий от природы жидкости называется вязкостью.


R


r
Рассмотрим ламинарное истечение жидкости под действием си­лы тяжести по вертикально расположенной капиллярной трубке длины l и радиуса R. На рис.1 показано сечение канала трубки. В жидкости, текущей по каналу, выделим цилиндрический объем. Согласно формуле (1) сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность

цилиндра, будет равна

Рис.1. Сечение канала

, трубки


где – радиус, а – длина выделенного цилиндра.

При установившемся движении сила F уравновешивается раз­ностью сил гидростатических давлений Δ на основания цилиндра

.

Тогда



Интегрируя это уравнение при условии, что скорость у стен­ки трубки (=R) равна нулю, получим закон распределения ско­ростей по сечению канала

(2)


Поэтому объем жидкости , протекающий через узкий канал за время , равен

. (3)

Подставляя сюда значение υ из формулы (2) и производя интегрирование, получим

. (4)

Это соотношение выражает закон Пуазейля.


^ ОПИСАНИЕ ПРИБОРА И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ


Для измерения коэффициента вязкости применяются приборы, называемые вискозиметрами. Прибор представляет собой U - об­разную стеклянную трубку (рис. 2), одно колено которой имеет два расширения 1 и 2 и капилляр 3. Другое колено состоит из широкой трубки 4 и резервуара 5. Расширение 2 выделено метками m и n, определяющими объем V жидкости, протекающей через узкий канал капилляра согласно закону Пуазейля (4).

Если правое колено вискозиметра наполнить исследуемой жид­костью и измерить время t истечения ее через капилляр 3, то, пользуясь формулой (3), можно определить коэффициент вязкости η.

В данной лабораторной работе коэффициент вязкости η испы­туемой жидкости находится в сравнении с другой (эталонной) жидкостью (например, водой), коэффициент вязкости которой ра­вен .

Объем испытуемой жидкости, протекающей через узкий канал за время определяется по формуле (4), а тот же объем эталонной жидкости (вода) будет протекать через тот же канал за время τ

, (5)

где - разность гидравлических давлений на длине выделенного канала, которая определяется по формуле

(6)

для эталонной жидкости, и по формуле

(7)

для испытуемой жидкости, где и - соответственно плотности исследуемой и эталонной жидкостей.



Рис.2. Схема прибора


Из соотношения (4) и (5) имеем

(8)

Если жидкость вытекает под действием силы тяжести, то из формул (6) и (7) имеем



С учетом этого соотношения, из формулы (8) следует расчетная формула для определения коэффициента вязкости испытуемой жидкости в виде

(9)

Значения и находят из таблицы.


^ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ



  1. Составить таблицу измерений.

Таблица 1

i









Δ

t,с

Δ,c

1






















2






















3






















4













































Δx






















ε,%






















  1. Вискозиметр промыть водой.

  2. В резервуар (5) трубки (4) залить эталонную жидкость (воду), пальцем закрыть отверстие трубки (4) и резиновой груше (6) нагнетать воздух до тех пор, пока жидкость заполнит капилляр (3) и расширения (1) и (2). После чего отверстие трубки (4) открыть, и наблюдать истечение жидкости через узкий канал под действием силы тяжести.

  3. В момент, когда мениск жидкости проходит метку m, включить секундомер, а при прохождении мениска через метку n выключить. Опыт повторить несколько раз.

  4. Произвести аналогичные измерения с испытуемой жидкостью.

  5. Вычислить среднее значение коэффициента вязкости, относительную и абсолютную погрешности.

  6. Результат представить в виде .



^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ



  1. Что называется вязкостью?

  2. Чем обусловлены силы внутреннего трения?

  3. Как направлены силы внутреннего трения?

  4. Какую форму имеет профиль скоростей при движении вязкой жидкости по трубке?

  5. Написать и сформулировать закон Ньютона для внутреннего трения.

  6. Что такое гидростатическое давление?

  7. Вывести формулу (2).

  8. Вывести формулу (3).

  9. Вывести формулу (4).

  10. Вывести формулу (8).

  11. Вывести формулу (9).

  12. Какое течение называется ламинарным?

  13. Какое течение называется турбулентным?

  14. Что такое число Рейнольдса?

  15. Каким образом число Рейнольдса определяет режим течения жидкости?



^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК



  1. Физический практикум /Под ред. В.И.Ивероновой. М.: Наука, 1927. 352с.

  2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высш. шк., 1989. 608с.

  3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: АКАДЕМИЯ, 2005. 557с.



ОПРЕДЕЛНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ ТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ УЗКИЙ КАНАЛ

^

Методические указания к лабораторной работе № 12 по физике


для студентов всех специальностей и всех форм обучения


Михеенко Александр Васильевич


Главный редактор Л. А. Суевалова

Редактор


Подписано в печать . Формат 60×84 1/16.

Бумага писчая. Гарнитура «Таймс». Печать цифровая.

Усл. печ. л. . Тираж 250 экз. Заказ .


Издательство Тихоокеанского государственного университета.

680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.


Отдел оперативной полиграфии издательства

Тихоокеанского государственного университета.

680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.








Скачать 92.79 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер92.79 Kb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх