Файл: Лабораторная работа 13 По дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану).docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.12.2023

Просмотров: 54

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образованияСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра общей и технической физикиОТЧЁТЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13По дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема работы: Определение коэффициента вязкости жидкости Выполнил: студент группы БТБ-22 Уметбаева Э.А. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)Проверил: (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург2023Цель работыОпределить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.Краткое теоретическое содержаниеА) Явление, изучаемое в работе: явление переноса импульса или свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.Б) Определения основных физических величин и понятий Вязкость – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.Коэффициент вязкости – это величина, используемая для обозначения силы внутреннего трения текучих веществ.Пусть какой-либо слой жидкости или газа течет со скоростью  (рис.1), а слой, отстоящий от него на расстоянии у, со скоростью  +. Скорость при переходе от слоя к слою изменяется на величину . Отношение /у характеризует быстроту изменения скорости и называется градиентом скорости.Рисунок 1. Течение слоёв жидкости (газов)В) Законы и соотношения, использованные при выводе расчетной формулы

:

Закон Ньютона для внутреннего трения: Механизм возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями, заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, движущегося медленнее - увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению слоя, движущегося медленнее. Сила внутреннего трения между двумя слоями газа (жидкости) подчиняется закону Ньютона.

(1)

, где - градиент скорости, с-1;

S - площадь соприкосновения слоев, м2;

- коэффициент вязкости жидкости, Па с.
Закон Стокса: сила сопротивления, испытываемого твердым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченной вязкой жидкости, равна

(2)

, где - радиус шарика, м;

- скорость шарика, м/с.
Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая или подъёмная сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ.

(3)

, где - ускорение свободного падения, м/с2;

ж - плотность жидкости, кг/м3.
Закон Всемирного тяготения: Все тела взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

(4)

Из него вытекает сила тяжести:

(5)

, где  - плотность шарика, кг/м3;

- масса шарика, кг;

V - объём шарика, м

3.Схема установкиРисунок 2. Схема установки и силы, действующие на шарик, падающий в жидкостиПоясненияНа шарик действуют три силы: сила тяжести Р (рис.2), направленная вниз; сила внутреннего трения Fтр и выталкивающая сила Fв, направленные вверх. Шарик сначала падает ускоренно, но затем очень быстро наступает равновесие, т.е. , так как с увеличением скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным.Основные расчётные формулы

  1. Коэффициент вязкости жидкости
(6), где - коэффициент вязкости жидкости, Па с; - радиус шарика, м; - скорость падения шарика в жидкости, м/с; - ускорение свободного падения, м/с2; - плотность шарика, кг/м3;ж - плотность жидкости, кг/м3.

  1. Скорость шарика, движущегося в жидкости
(7), где - скорость падения шарика в жидкости, м/с; l - расстояние, на котором замерялась скорость шарика, м;
t - время преодоления шариком расстояния l, с.

  1. Радиус шарика
(8), где r - радиус шарика, м; d - диаметр шарика, м.

  1. Среднее значение коэффициента вязкости жидкости
(9), где - среднее значение , Па с;n - количество измерений.Погрешности прямых измеренийАбсолютная погрешность радиусаr = 0,0001 мАбсолютная погрешность секундомераt = 0,1 сАбсолютная погрешность измерительной ленты l = 0,01 мАбсолютная погрешность термометра Т = 0,1 ˚СПогрешность косвенных измеренийАбсолютная погрешность косвенных измерений коэффициента вязкости (10)Относительная погрешность косвенных измерений (11), где - средняя абсолютная погрешность измерения коэффициента вязкости; - среднее арифметическое значение коэффициента вязкости.Результаты измеренийТаблица 1.

Физ. величина
T
ж


d
r
t
l






ед.изм.

№ опыта
К
кг/ ,

кг/



число дел. *0,1 мм/дел
м,

с
м
м/с
Па с
Па с

1 (ст.)
294, 55
0, 96
7, 8
32
1,60
7,25
0,2
0,03
1,27
0,23

2 (ст.)
30
1,50
7,22
0,03
1,12
0,22

3 (ст.)
24
1,20
7,59
0,03
0,72
0,16

4 (св.)
11, 35
25
1,25
7,42
0,03
1,18
0,26

5 (св.)
30
1,50
4,90
0,04
1,27
0,25

6 (св.)
27
1,35
6,01
0,03
1,37
0,29
Пример расчётадля первого опыта Погрешности косвенных измеренийАбсолютная погрешность косвенных измеренийСредняя абсолютная погрешность измеренийОтносительная погрешность измеренийСравнительная оценка результатаТеоретическое значение коэффициента вязкости касторового масла = Расхождение теоретического и экспериментального значенийОкончательный результатВыводВ ходе проделанной лабораторной работы был определен коэффициент вязкости жидкости (касторового масла) методом Стокса, равный что при температуре, равной Т = 22,5 ˚С, не соответствует табличному значению касторового масла (=0,795 Па*с) при данной температуре на 44%.Возможные причины расхождения полученного результата с эталоном: малое количество опытов, неточность прибора, нарушение правил измерения экспериментатора, например, неправильным положением глаз относительно отметок на приборе, запаздыванием снятия показаний.

Смотрите также файлы