Zadanie

Wyznaczanie współczynnika lepkości na podstawie prawa Stokesa.

1. Do wyznaczenia współczynnika lepkości używamy kuleczek (np. poliestrowych). Wybieramy kulkę o takiej średnicy, aby wartość liczby R_e<0,4. Można wówczas stosować prawo Stokesa. Stokesa tym celu sprawdzamy czy kulka nie zawiera pęcherzyków powietrza i wykonujemy wstępny pomiar współczynnika lepkości, wyznaczając tylko raz wielkości mierzone bezpośrednio, zgodnie z podanymi poniżej punktami.

2. Używając śruby mikrometrycznej wyznaczamy średnicę 2r każdej wybranej kulki.

3. Odpowiednio wysoki cylinder o średnicy 2R, znacznie większej od średnicy używanych kulek został wypełniony badaną cieczą. Na ściance cylindra zaznaczono pierścieniami z drutu, umieszczonymi odpowiednio w położeniach s₁ i s₂, odcinek drogi l= s₁- s₂ spadającej kulki. Pierwszy pierścień w położeniu s₁ powinien znajdować się kilka centymetrów poniżej poziomu cieczy, aby ustalił się ruch jednostajny kulki. Za pomocą katonometru wyznaczamy drogę l= s₁- s₂.

4. Mierzymy stoperem czas τ ruchu kulki. Kulka powinna spadać wzdłuż osi cylindra. Po każdym pomiarze należy wyłowić kulkę za pomocą sitka i przed kolejnym pomiarem chwilkę odczekać, aby wydostały się powierzchnię cieczy pęcherzyki powietrza.

5. Obliczamy średnią prędkość kulki
   kulki.

Kulka 1
	2r	S1	S2	l= s1- s2	τ	2R	ρ	η
l.p.	mm	cm	cm	cm	s	cm	kg*m^-3	N*s*m^-2	N*s*m^-2
1.	2,10	21,5	7,6	13,9	34,10	38,1	1,060*10^3	0,08175*10^3	0,08145*10^3
2.	2,09											35,00
3.	2,08											34,00
4.	2,11											34,90
5.	2,09											35,00

Wzór na wyznaczanie współczynnika lepkości η. Współczynniki ρ₁ oraz ρ₂ są odpowiednio gęstością kulki i gęstością cieczy, g jest przyspieszeniem ziemskim.

ρ₁=1,060*10³[kg/m³]

ρ₂=0,910*10³[kg/m³]

g=9,810 [m/s²]

υ=0,0040 [m/s]

Kulka 2
	2r	S1	S2	l= s1- s2	τ	2R	ρ	η
l.p.	mm	cm	cm	cm	s	cm	kg*m^-3	N*s*m^-2	N*s*m^-2
1.	2,34	21,5	7,6	13,9	28,00	38,1	1,060*10^3	*10^3	*10^3
2.	2,33											28,20
3.	2,35											27,80
4.	2,35											29,00
5.	2,34											29,00

ρ₁=1,060*10³[kg/m³]

ρ₂=0,910*10³[kg/m³]

g=9,810 [m/s²]

υ=0,00489 [m/s]

6. Wyznaczmy gęstość oleju ρ₂ za pomocą naczyń połączonych w tym celu posługując się katetometrem dokonujemy pomiaru położeń powierzchni zetknięcia oleju i wody destylowanej h₁, swobodnej powierzchni oleju h₂, swobodnej powierzchni wody destylowanej, h₃. Mierzymy temperaturę oleju t, gęstość wody destylowanej ρ_w odczytujemy z tablic. Wyniki zapisujemy w tabeli.

Gęstość oleju ρ₂ obliczamy zgodnie ze wzorem:

	h1	h2	h3	h2-h1	h3-h1	ρw	t	ρ2
l.p.	cm	cm	cm	cm	cm	kg*m^-3	°C	kg*m^-3
1	16,5	41,1	37,5	24,6	21	0,999*10^3	18	0,852*10^3

2

h₃

h₂

h₁

---