Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлениям: 110800. 62 Агроинженерия, профиль «Механизация апк»
|
Скачать 0.69 Mb.
|
Лабораторная работа № 7ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ Цель работы: экспериментальное определение коэффициента динамической вязкости жидкостей. Оборудование: сосуды с касторовым маслом и глицерином, шарики, микрометр, секундомер. Теоретическое введениеВязкостью или внутренним трением называется способность частиц жидкости сопротивляться относительному перемещению (сдвигу).    Рис.1 Если наблюдать медленное движение жидкости в прозрачной трубе, то легко убедиться в том, что жидкость перемещается отдельными слоями, которые движутся с различными скоростями (рис. 1). У оси трубы скорость максимальна, у стенок трубы она равна нулю. Слои жидкости скользят относительно друг друга. Величина, характеризующая изменение скорости от слоя к слою называется градиентом скорости. Это векторная величина, направленная перпендикулярно скорости и численно равная отношению  , (1)где - расстояние между слоями.Со стороны частиц, движущихся более быстро, действуют силы, ускоряющие частицы, движущиеся медленнее и наоборот, слои находящиеся у стенок стремятся затормозить более быстрые слои жидкости. Эти силы носят название сил внутреннего трения или вязкости. Силы внутреннего трения всегда направлены по касательной к поверхности слоев, движущихся с различными скоростями, и определяются по формуле Ньютона  , (2)где:  - площадь поверхности соприкасающихся слоев, - коэффициент динамической вязкости, зависящий от рода жидкости и ее температуры.Из (2) можно найти  . (3)Очевидно, что при  ,  . Коэффициент динамической вязкости численно равен силе внутреннего трения, действующей на единичную площадку соприкасающихся слоев, при градиенте скорости между ними равном единице.Одним из наиболее простых методов определения коэффициента динамической вязкости жидкости является метод Стокса, основанный на изучении движения тела сферической формы (шарика) в вязкой среде (рис. 2). На шарик, свободно движущийся в такой среде, действуют: Сила тяжести  , (4)где  - плотность материала шарика,R – его радиус. Сила Архимеда  , (5)где  - плотность жидкости.Сила сопротивления  (сила внутреннего трения). Как показал Стокс, при малых скоростях движения v, сила сопротивления может быть определена по формуле , (6)где - коэффициент динамической вязкости жидкости.Следует подчеркнуть, что здесь играет роль не трение шарика о жидкость, а трение отдельных слоев жидкости друг о друга, так как при соприкосновении твердого тела с жидкостью к поверхности тела тот час же прилипают молекулы жидкости. Тело обволакивается слоем жидкости, который движется вместе с ним. Равнодействующая этих сил  . (7)Проекция N на вертикальное направление равна  . (8)Вначале шарик будет двигаться равноускоренно, так как  . (9)(т.е.  ).mg  Рис. 2 С увеличением скорости шарика растет и сила сопротивления и наступает момент, когда равнодействующая N становится равной нулю. Это соответствует условию  . (10)Начиная с этого момента шарик, движется равномерно с достигнутой скоростью v. Такое движение называется установившимся. При этих условиях начинает действовать закон Стокса. Для определения скорости дают шарику пройти равномерно некоторый путь h, в течение некоторого время t. Тогда  . (11)Подставляя в (10) выражения (4), (5), (6), получим  . (12)Подставляя выражение (11) в уравнение (12), получим выражение для определения коэффициента динамической вязкости:  . (13)Введя обозначение  , (14)окончательно получим  . (15)Полученное выражение справедливо для случая, когда шарик падает в жидкости, простирающейся безгранично по всем направлениям, что невозможно осуществить на опыте, так как жидкость всегда находится в каком-то сосуде. Для уменьшения погрешности надо стремиться к тому, чтобы шарик падал вблизи середины столба жидкости в широком сосуде радиуса r >> R. Экспериментальная часть1. Записав значения  и h, найдите значение константы С.Плотность свинца - ρ1 =11300 кг/м3; плотность касторового масла - ρ1 =960 кг/м3 2. Микрометром измерьте диаметр шарика и вычислите его радиус R. 3. Опустив шарик в сосуд с жидкостью, определите время t, в течение которого шарик проходит расстояние h на участке равномерного движения. 4. Опыт повторите не менее пяти раз и определите среднее значение коэффициента динамической вязкости касторового масла. 5. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1. Таблица 1
Зависимость коэффициента динамической вязкости от температуры
Вопросы к защите работы:
|
Похожие:
 |
В. Л. Шахаев с. В. Петунов практикум по дисциплине технологии сельскохозяйственного производства Учебное пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки 110800 «Агроинженерия» |
|
Учебное пособие Новосибирск 2017 Учебное пособие предназначено для студентов технических факультетов, обучающихся по направлениям подготовки 09. 03. 02 -информационные... |
|
Учебное пособие представляет собой часть учебного комплекса, предназначенного... Е-30 English for Specialists in Adapted Physical Education: учеб пособие для студентов первого курса Института медицины, экологии... |
|
Учебное пособие представляет собой часть учебного комплекса, предназначенного... Е-30 English for Specialists in Adapted Physical Education: учеб пособие для студентов первого курса Института медицины, экологии... |
 |
Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
|
Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
|
Учебное пособие для студентов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин» Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, обучающихся по направлению “Нефтегазовое дело” |
|
Учебное пособие для студентов Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности высшего профессионального образования Педиатрия |
|
О. М. Топоркова информационные технологии Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки Информатика и вычислительная техника; Прикладная... |
|
Сведения об учебно-методической и иной документации, разработанной... Агроинженерия (Профиль подготовки «Технологическое оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции») |
|
Учебное пособие для студентов по дисциплине «общие аспекты сестринского ухода» Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Сестринское дело», «Акушерское дело» |
|
Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического факультета, обучающихся по специальности 060108... |
|
Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического факультета, обучающихся по специальности 060108... |
|
Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения фармацевтического факультета, обучающихся по специальности 060108... |
|
Учебное пособие для студентов 6 курса, обучающихся по специальности... Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов 6 курса при подготовке к практическим занятиям |
|
Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности О75 Основы медицинских знаний : учеб пособие для студентов, обучающихся по специальности 003100 «Физическая культура» / авт сост.... |