Wstęp teoretyczny.
W cieczach rzeczywistych istnieją przyciągające siły międzycząsteczkowe zwane siłami van der Waalsa. Towarzyszą im tarcia wewnętrzne zwane oporem lepkości. Opór ten istnieje zarówno przy poślizgu cieczy na ściankach naczynia, jak i podczas przemieszczania się ciała stałego w cieczy. Ciało to powoduje powstawanie przemieszczeń sąsiednich warstewek cieczy. Siła oporu, jaką płyn stawia poruszającemu się ciału, jest proporcjonalna do rozmiarów tego ciała, jego kształtu, prędkości ruchu oraz współczynnika lepkości ośrodka.
przy czym k zależy od kształtu ciała, a d od jego wymiarów. Dla kulki o promieniu R wzór przyjmie postać:
Zależności te noszą nazwę prawa Stokesa i wyrażają proporcjonalność oporów ośrodka do prędkości ruchu v. Jeżeli przyjąć model kulki poruszającej się w cienkim cylindrze i uwzględnić tarcie poruszających się warstewek cieczy o jego ścianki, o nasileniu zależnym od stosunku promieni r/R, to wzór na siłę tarcia przyjmie postać:
Na poruszającą się kulkę działają trzy siły: siła Stokesa, siła ciężkości i siła wyporu. Na początku kulka zaczyna opadać coraz prędszej, ale przy odpowiedniej prędkości siła Stokesa spowoduje wyzerowanie wypadkowej siły i kulka będzie poruszać się ruchem jednostajnym z określoną prędkością graniczną vgr, którą można łatwo zmierzyć na określonej drodze l, na której ruch kulki uznajemy za jednostajny i wtedy vgr = l/t.
Ostatecznie otrzymujemy wzór na współczynnik lepkości
Wykonanie ćwiczenia polega na bezpośrednim pomiarze wszystkich wielkości występujących po prawej stronie tego wzoru.