Lab_13_otchet
.docxПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО науки и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе №13
По дисциплине Физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Определение коэффициента вязкости жидкости
Автор: студент гр. СПС-18 ______________ Спиридонова М. А.
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: 5 марта 2019
ПРОВЕРИЛ _доцент _____________ /Ломакина Е.С. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2019
Цель работы: определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.
Краткие теоретические сведения:
Явление, изучаемое в лабораторной работе - вязкость.
Основные определения:
Вязкость - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.
Скорость – физическая величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло.
Градиент скорости – быстрота изменения скорости по мере изменения расстояния между слоями (по перпендикуляру).
Сила – это физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел или полей.
Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):
Сила вязкого трения - это сила, которая возникает в слоях жидкости (газа) и стремится уровнять скорости течения в потоке, передавая импульс (количество движения) от быстротекущих слоев жидкости или газа более медленным слоям.
Где S – площадь соприкосновения слоев,
Сила тяжести - это сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела:
где m - масса тела, = кг
- ускорение свободного падения,
Закон Архимеда - на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме погруженной части тела:
где - плотность жидкости или газа, в которое погружено тело, =
V- объем тела, =
Закон Стокса - это закон, определяющий силу сопротивления F, испытываемую твёрдым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченной вязкости жидкости.
;
где - скорость движения шарика, [ ] = м/с,
- радиус шарика, [ ] = м
ŋ -коэффициент вязкости жидкости, [ŋ]= Па с
Основные расчетные формулы:
1.Скорость при равномерном движении:
, м/с
где l - длина участка пути, =м
t - время прохождения шариком участка пути, =c
2.Коэффициент вязкости жидкости:
Па с
где - радиус шарика, [ ] = м,
- плотность шарика, [ ] = кг/м3
- плотность жидкости, [ ] = кг/м3
- ускорение свободного падения,
Среднее значение коэффициента вязкости жидкости
, Па с
где - номер измерения
- значение коэффициента вязкости жидкости -того измерения, [ ]=Па с
Схема установки:
- сила тяжести, [ ] = Н;
- сила внутреннего трения, [ ] = H;
- выталкивающая сила, [ ] = H.
Таблица 1. Результаты измерений
Физ.величина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ед. измерения
Номер опыта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
20,2 |
|
11,35 |
90 |
2 |
4,70 |
0,30 |
0,064 |
1,44 |
1,27 |
2 |
7,80 |
80 |
1 |
26,00 |
0,012 |
1,27 |
||||
3 |
7,80 |
120 |
15 |
11,32 |
0,027 |
1,25 |
||||
4 |
11,35 |
80 |
1 |
15,60 |
0,019 |
1,20 |
||||
5 |
11,35 |
100 |
13 |
11,20 |
0,027 |
1,37 |
||||
6 |
11,35 |
105 |
13 |
8,90 |
0,034 |
1,13 |
Примеры вычислений:
1)Исходные данные:
l=0,3 м
t= 20,2 ºC
ρ(касторовое масло)= 960
ρ(свинец)= 11350
ρ(сталь)= 7800
2)Погрешности прямых измерений:
= 0,1 oC;
∆r1= 0,025 мм, ∆r2= 0,0125 мм ;
=0,0005 м;
∆t = 0,01 с.
3)Вычисления:
= 1,27 Па*с
= 12,95 с
Погрешности косвенных измерений:
Отклонение экспериментального значения вязкости жидкости от теоретического:
|0,98-1,27| / 0,98 * 100% = 29,59%
Вывод: В результате опыта мы получили следующее среднее значение коэффициента вязкости жидкости с использованием метода Стокса: Коэффициент вязкости (полученный)= 1,27±0,04 Па . Коэффициент вязкости (теоретический) = 0,98 Па . Отклонение полученного значения от теоретического равно 29,59%