Bardzo ważnym elementem tego ćwiczenia jest pojęcie oporu i siła, od jakiej zależy. Możemy wiec wyróżnić kilka zależności:

1. promień kulki ( im jest on większy tym opór zwiększa się)

2. prędkość kulki ( im jest większa, to opór również rośnie)

3. rodzaj cieczy / lepkość ( im ciecz bardziej lepka, tym siła oporu większa).

Dokładniej sile oporu F_s określa nam prawo Stokesa:

Siła F_s jest wprost proporcjonalna do prędkości u kulki, jej promienia r oraz współczynnika lepkości  cieczy, a współczynnik proporcjonalności ( w przypadku kulki) równy jest 6  :

FS = 6 r u 

Spadająca kulka w cieczy podlega działaniu trzech sił:

- sile ciężkości P = mg

- sile oporu lepkości F_s

- sile wyporu F_w

WYKONANIE CWICZENIA:

Do wykonania zadania potrzebny mi był szklany cylinder wypełniony gliceryna oraz szklane kulki (o średniej średnicy ok.5 mm.). Na samym początku zważyłem masę wszystkich kulek przy użyciu wagi elektronicznej. Następnie zmierzyłem za pomocą suwmiarki wewnętrzną średnicę cylindra, co pozwoliło mi określić jego promień (R). Kolejna czynnością było zbadanie objętości kulek, a także obliczenie objętości jednej. Tutaj potrzebny mi był miarowy cylinderek cylinderek pojemności 10ml., wypełniony do polowy wodą. Wrzuciłem do niego wszystkie kulki, sprawdzając jak się zmienia poziom wody. Na naczyniu z gliceryna zaznaczyłem dwie drogi o różnej długości s₁ i s₂. Przy użyciu stopera wykonałem pomiar dla każdej kulki dla obydwu dróg.

WZORY I OBLICZENIA:

Liczba kulek: 8

Promień cylindra: 0,04m

Masa 8 kulek: 0,00539kg średnia masa jednej kulki: 0,00067375kg

Objętość 8 kulek: 0,0000022m³ objętość jednej kulki: 0,00000028m³

Średni promień jednej kulki:

Droga s₁: 0,5m

Droga: s₂: 0,2m

DROGA [m]	S1 = 0,5			S2 = 0,2
CZAS [s]	5,12	5,57	5,54	2,22	2,12	2,39
		5,29	5,34	5,16	2,22	2,12	2,28
		5,53	5,11		2,28	2,42

F_S = 6 r u 

m_kg = F_s + F_w

F_w = V_kρ_cg ( m_k - V_kρ_c )g

m_kg = 6 r u   V_kρ_cg   πru

Średni czas [s] dla drogi S₁: (5,12 + 5,29 + 5,53 + 5,57 + 5,34 + 5,11 + 5,54 + 5,16) / 8 =

= 5,3325 t₁

Średni czas [s] dla drogi S₂: (2,22 + 2,22 + 2,28 + 2,12 + 2,12 + 2,42 + 2,39 + 2,28) / 8 =

= 2,25625 t₂

Średnia prędkość: u_i = S_i / t_i ( i = 1, 2; ) u = ( u₁ + u₂ ) / 2

Prędkość [m/s]: u₁ = s₁ / t₁ = 0,5 m / 5,3325 s = 0,093 m/s

u₂ = s₂ / t₂ = 0,2 m / 2,25625 s = 0,088 m/s

Średnia prędkość: ( 0,093 + 0,088) / 2 = 0,0905 m/s

RACHUNEK BŁĘDÓW:

Wielkości obarczone błędem pomiaru: u, m_k, V_k, ρ_c, r

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA - METODA CIAŁA STAŁEGO

(ĆWICZENIE NR. 13)

BARTŁOMIEJ BRODZIK SOBOTA GODZ. 17.00

WTD-Z GR. I 26.10.2002

---