№ 30 (1107966), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Поднимая микроскоп (4) вращением головки (9), установитьгоризонтальный штрих на нижний конец трубки (3). Произвести точныйотсчѐт с точностью до десятых долей миллиметра положения конца трубкиh0i (для первого положения трубки i=1) относительно нулевого делениянеподвижной шкалы (10) и записать это показание в Таблицу 2. Разностьотсчѐтов h0i - h0 равна значению высоты конца трубки hi по отношению к осикапилляра.5. Поставить под капилляр любой сосуд для сбора воды, снять скапилляра пробку (6), при этом вода начнѐт вытекать из сосуда Мариотта.Дождаться появления на нижнем конце трубки (3) пузырьков воздуха. Послеэтого в сосуде установится нужное распределение давления и можноприступать к измерению расхода воды.6.
Поставить под капилляр мензурку, включить секундомер и измеритьвремя ti, в течение которого наполнится некоторый еѐ объем Vi (например, 10мл).7. Надеть пробку (6) на капилляр, одновременно выключивсекундомер. Зафиксировать точное значение объѐма вытекшей воды Vi поделениям мензурки.
Записать значения Vi, ti в Таблицу 2.Таблица 1№КонецПоложения концовДиаметркапилляра диаметра капилляра S1 и S2 капиллярапо шкале микроскопа, мм D=|S1-S2|, ммS1S21A2А3А4B5B6BСреднее значение радиуса капилляра R=…РадиускапилляраR=D/2, мм10Таблица 2ih0= … ммРезультат1измеренияh0i, ммL=… мм, … мРасстояние между Объем Время Расходосью капилляра и вытекшей ti, с Qi=Vi/ti,концом трубки (3), воды Vi[м3/с]hi=h0i - h0ммммлм3123458. Измерить время вытекания определѐнного объѐма воды при всехзначениях hi (i=2, 3, 4, 5), осторожно поднимая трубку (3) примерно на 10 ммдля каждого нового значения и повторяя операции пп.
4-7. При установлениинового значения hi для удобства можно измерять линейкой верхний отрезоктрубки (3) между еѐ верхним концом и резиновой пробкой. Величина этогоотрезка для каждого нового значения hi должна увеличиваться примерно на10 мм по сравнению с предыдущим значением.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙРассчитать расход воды Qi для каждого значения hi.
Изобразитьполученные результаты на графике, отложив по оси абсцисс hi (i=1, 2, 3, 4, 5)а по оси ординат Qi. При нарушении ламинарного характера теченияразность давлений растѐт быстрее, чем расход, поэтому для определениякоэффициента вязкости пригоден только прямолинейный участок графика.Рассчитать тангенс А угла наклона полученной прямой Q(h) и поформуле (8) определить значение коэффициента вязкости . Проводитьпрямую через полученные экспериментальные точки нужно таким образом,чтобы расстояние от прямой до точек было наименьшим или обработатьэкспериментальные результаты методом наименьших квадратов.
Дляопределения тангенса А можно построить прямоугольный треугольник,гипотенуза которого является отрезком полученной прямой, и взятьотношение соответствующих катетов, параллельных координатным осям.ПримечанияПоуказаниюпреподавателязначениявнутреннихдиаметров11капилляра, через который вытекает вода, можно взять у лаборанта. Дляознакомления с работой микроскопа Мир-12 можно использоватьконтрольный капилляр.
Для получения значения вязкости в единицах Па*снеобходимо объем Vi выразить в м3, а высоту hi, радиус капилляра R и егодлину L в метрах. Оценка погрешностей производится по указаниюпреподавателя.1 миллилитр (мл) = 1·10-3 дм3=1·10-6 м3.1 миллиметр (мм) = 1·10-3 м.Плотность воды при 20С =998.23 кг/м3Ускорение свободного падения g=9.81 м/с2Вопросы для самопроверки1. В каких случаях в жидкостях и газах возникают силы внутреннеготрения (силы вязкости)?2.
Запишите формулу, связывающую силу F внутреннего трения смодулем градиента скорости |dv/dr| и площадью S соприкасающихся слоѐвжидкости или газа (формулу Ньютона). Дайте определение коэффициентавязкости .3. Как изменяется вязкость жидкостей c увеличением температуры?4. Приведите примеры жидкостей с относительно большой и малойвязкостью.5.
Какое течение жидкости называется ламинарным и стационарным?6. Как связан расход жидкости при еѐ течении по капилляру сразностью давлений P на концах этого капилляра (формула Пуазейля)?7. Как зависит скорость v течения жидкости по капилляру круглогосечения от расстояния r до его оси? Изобразите на рисунке нескольковекторов скорости течения для разных расстояний от оси капилляра.8. Опишите принцип действия сосуда Мариотта. С какой целью в сосудвставлена вертикальная трубка, сообщающаяся c атмосферой?9. Чему равна разность давлений на концах капилляра, через которыйвытекает жидкость из сосуда Мариотта?10.
Какой график необходимо построить на основе экспериментальныхданных (т.е. какие величины и какой размерности следует отложить по осямОХ и ОY)? Как определить коэффициент вязкости воды из полученнойзависимости? Записать расчѐтные формулы для тангенса А угла наклонасоответствующей прямой и коэффициента вязкости .12ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. «Механика», изд. Физический факультет МГУим.
М.В.Ломоносова 1998, глава VI, § 29 – Движение вязкой жидкости,с. 91-93.2. Савельев И. В. «Курс общей физики» в 5-и книгах.Книга I «Механика», 1998 г.,гл. 9, Гидродинамика,§ 9.4 Силы внутреннего трения,§ 9.5 Ламинарное и турбулентное течения,§ 9.7 Движение тел в жидкостях и газах.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
