Laboratorium Podstaw Fizyki

Sprawozdanie z æw. 8

Temat æwiczenia: WYZNACZANIE WSPÓ£CZYNNIKA LEPKOŒCI CIECZY METOD¥ STOKESA.

Nazwisko i Imiê prowadz¹cego kurs: Dr in¿. ….

Imiê i Nazwisko

nr indeksu, wydzia³

Termin zajêæ: dzieñ tygodnia, godzina

Numer grupy æwiczeniowej

Data oddania poprawy sprawozdania:

Ocena koñcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadz¹cego zajêcia ............................................................

Adnotacje dotycz¹ce wymaganych poprawek oraz daty otrzymania poprawionego sprawozdania.

1. OPIS TEORETYCZNY.

Lepkoœci¹ lub tarciem wewnêtrznym nazywamy zjawisko wystêpowania si³ stycznych przeciwstawiaj¹cych siê przemieszczeniu jednych czêœci cia³a wzglêdem innych jego czêœci. Wskutek tarcia wystêpuj¹cego miêdzy cz¹steczkami cieczy lub gazu, poruszaj¹ca siê cz¹stka poci¹ga za sob¹ cz¹steczki s¹siaduj¹ce z ni¹ z prêdkoœci¹ tym bardziej zbli¿on¹ do prêdkoœci w³asnej, im ciecz lub gaz s¹ bardziej lepkie. Analogicznie cz¹steczka spoczywaj¹ca hamuje poruszaj¹ce siê cz¹steczki s¹siednie. Ze wzglêdu na to, ¿e wszystkie rzeczywiste ciecze i gazy s¹ lepkie zjawisko lepkoœci odgrywa istotn¹ rolê podczas przep³ywu cieczy oraz podczas ruchu cia³a sta³ego w oœrodku ciek³ym.

Cia³o sta³e, poruszaj¹ce siê w oœrodku ciek³ym, napotyka na opór. W otoczeniu cia³a obserwujemy wtedy ruch cieczy. Mechanizm tego zjawiska jest nastêpuj¹cy : warstwa cieczy, przylegaj¹ca do powierzchni poruszaj¹cego siê cia³a, wprawia w ruch pozosta³e warstwy cieczy. Tak wiêc istotn¹ rolê odgrywa tu lepkoœæ cieczy. Dla cia³ o symetrii osiowej poruszaj¹cego siê w kierunku osi, wypadkowa si³a oporu dzia³a przeciwstawnie do kierunku ruchu. Doœwiadczalnie stwierdza siê, ¿e dla ma³ych prêdkoœci si³a tarcia wewnêtrznego R jest wprost proporcjonalna do prêdkoœci v. Poza tym zale¿y ona od charakterystycznego wymiaru liniowego cia³a l oraz od wspó³czynnika lepkoœci cieczy h.

Równanie okreœlaj¹ce si³ê oporu (tarcia wewnêtrznego ma postaæ:

R= - K l h v

gdzie K jest to sta³a zale¿na od kszta³tu cia³a. Dla kuli o promieniu r (l = r) mamy K= 6p i równanie przechodzi w tzw. prawo Stokesa:

R = - 6p r h v

2. ZESTAW PRZYRZ¥DÓW.

1. Naczynie z badan¹ ciecz¹.

2. Areometr.

3. Zestaw kulek.

4. Waga (model - WPS 72)

5. Œruba mikrometryczna.

6. Stoper.

7. Wiskozymetr Hopplera.

3. PRZEBIEG ÆWICZENIA.

1. Wyznaczanie wspó³czynnika lepkoœci cieczy metod¹ Stokesa.

2. Wyznaczanie wspó³czynnika lepkoœci cieczy metod¹ Stokesa wykorzystuj¹c wiskozymetr Hopplera.

3. WYZNACZANIE WSPÓ£CZYNNIKA LEPKOŒCI CIECZY METOD¥ STOKESA.

1. Wyznaczenie œrednich wartoœci wykonanych pomiarów

m-masa kulki

d(2r)-œrednica kulki

t-czas spadania kulki

KULKA A

KULKA B

ma

da

ta

mb

db

tb

jednostka

[g]

[mm]

[s]

[g]

[mm]

[s]

1

0,695

8,04

8,74

0,229

6,43

23,81

2

0,683

8,21

8,92

0,227

6,45

23,62

3

0,710

8,13

8,94

0,242

5,91

22,52

4

0,704

8,10

8,91

0,235

5,93

22,82

5

0,695

8,45

8,92

0,241

5,89

22,51

6

0,705

8,46

9,00

0,242

5,90

23,76

7

0,711

8,43

8,89

0,232

6,45

22,16

8

0,695

8,10

8,87

0,241

6,44

22,96

9

0,694

8,44

9,03

0,234

5,91

22,29

10

0,710

8,03

8,80

0,241

5,85

22,35

œrednia

0,700

8,24

8,90

0,236

6,13

22,88

2r=d

Przyk³adowe obliczenia wartoœci œredniej dla ma:

2.Obliczenie niepewnoœci pomiarowych mierzonych wielkoœci

KULKA A

KULKA B

ma

ra

ta

mb

rb

tb

jednostka

[g]

[mm]

[s]

[g]

[mm]

[s]

sx

0,003

0,3

0,03

0,002

0,4

0,20

Äx

0,003

0,12

0,12

0,002

0,12

0,23

Przyk³adowe obliczenia sx i delta x dla tb:

Promieñ kulki A:

Masa kulki A:

Czas spadania kulki A:

Ra=(4,12±0,12)

ma=(0,700±0,003)

ta=(8,90±0,12)

Promieñ kulki B:

Masa kulki B:

Czas spadania kulki B:

Rb=(3,06±0,12)

mb=(0,236±0,002)

tb=(22,88±0,23)

3. Pomiar odleg³oœci pomiêdzy pierœcieniami.

h = (32,5 ± 0,1) cm

4. Gêstoœci cieczy.

Rc= 1,26 g/ml

5. Gêstoœæ kulek

6. Wyznaczenie wspó³czynnika lepkoœci.

0085+0,118

Kulka A

Kulka B

rka

??ka

?a

??a

rkb

??kb

?b

??b

g/ml

g/ml

g/ml

g/ml

2,39

0,31

1,96

0,25

hsr= 0,0555±0,004

Przyk³adowe obliczenia dla kulki A

4. WYZNACZANIE WSPÓ£CZYNNIKA LEPKOŒCI CIECZY METOD¥ STOKESA WYKORZYSTUJ¥C WISKOZYMETR HOPPLERA.

1. Pomiar czasu opadania kulki metalowej w cieczy wiskozymetru

jednostka

t1

t2

t3

t4

t5

tœr

Ät