Współczynnik lepkości
Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z własnościami cieczy lepkiej, wyznaczanie współczynnika lepkości metodą Stokesa
Wymagane wiadomości teoretyczne
Zjawisko lepkości, zależność lepkości od temperatury, ruch kulki w cieczy, wzór Stokesa, zakres stosowalności wzoru Stokesa, jednostka współczynnika lepkości, ruch laminarny i turbulentny, liczba Reynoldsa.
Wyposażenie stanowiska
Cylinder szklany wypełniony olejem parafinowym umieszczony na statywie, szklana biureta z podziałką, stoper.
Wykonanie ćwiczenia
1. Dla wyznaczenia średniego promienia kulek wody wypływających z biurety wypuścić 20 cm3 wody, licząc liczbę kropel.
2. Wyznaczyć czas spadania kropel między kreskami zaznaczonymi na cylindrze, powtarzając pomiar dla dziesięciu kropel. Odległość kresek wynosi 25 cm.
Uwaga. Czynności (1) i (2) muszą być przeprowadzone przy tym samym położeniu kurka (jednakowa objętość kropel). Koniec biurety musi być zanurzony w oleju.
3. Cały pomiar powtórzyć dwukrotnie.
1. Na podstawie danych z punktów 1 i 2 obliczyć średni promień kropli, średnią masę kropli oraz prędkość opadania kropli w oleju.
2. Obliczyć wartość współczynnika lepkości z równania: ( m V ) g
r ,
6 rv ( 1 2 , 4
)
R
gdzie: m – średnia masa kropli, ρ – gęstość oleju równa 0,80 g/cm3, V – średnia objętość kropli, g – przyspieszenie ziemskie, r – średni promień kropli, v – średnia prędkość opadania kropli oleju; przyjąć średnicę cylindra 2R = 4,5 cm.
3. Obliczyć błąd wyznaczenia współczynnika lepkości metodą pochodnej logarytmicznej. Przy obliczaniu błędu można pominąć poprawkę na wpływ ścianek rury na ruch kropli (2,4r/R = 0).
Literatura
1. A.K. Wróblewski i J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki. PWN, Warszawa 1976.
2. R.P. Feynman, R.B. Leighton i M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki. Tom II, część II, PWN, Warszawa 1970.
3. Pracownia Fizyczna Wydziału Fizyki i Techniki Jądrowej AGH. Część I, wydanie drugie, pod redakcją Andrzeja Zięby, Kraków 1999. Skrypty uczelniane SU 1608, str.
106–113.