EAIiE |
|
ROK I |
GRUPA V |
ZESPÓŁ 2 |
|||
Pracownia fizyczna |
Temat: Współczynnik lepkości. |
Nr ćwiczenia: 13 |
|||||
Data wykonania:
30.03.99 |
Data oddania:
|
Zwrot do popr.
|
Data oddania:
|
Data zaliczenia:
|
OCENA: |
Tarcie w cieczach i gazach występuje w całej objętości. Jest ono zwane tarciem wewnętrznym lub lepkością. Wpływ lepkości występuje dopiero przy ruchu cieczy. Zjawisko lepkości wykazują wszystkie cieczy i gazy. Lepkość zależy w dużym stopniu od temperatury: dla cieczy zmniejsza się znacznie ze wzrostem temperatury, a dla gazów nieco rośnie z temperaturą. Lepkość jest odpowiedzialna za występowanie oporów ruchu.
Do określenia rodzaju przepływu cieczy względem jakiegoś stykającego się z nią ciała wprowadzono wielkość bezwymiarową - liczbę Reynoldsa.
v - prędkość ciała poruszającego się w płynie
l - wymiar liniowy ciała w kierunku prostopadłym do v
ρ - gęstość cieczy
- współczynnik lepkości
W zależności od wartości liczby Reynoldsa wyróżniamy dwa rodzaje przepływu:
Przepływ laminarny (ustalony) - Re<1160 każdy z elementów cieczy kolejno nadpływających do dowolnie wybranego punktu przepływa przezeń z taką samą co do wielkości i kierunku prędkością .
Przepływ turbulentny (burzliwy) - Re>1160 wektor prędkości w wybranym punkcie obserwacji szybko i nieregularnie zmienia się w czasie .
Przy założeniu bardzo małych wartości liczby Reynoldsa (Re << 1), siłę oporu ruchu działającą ze strony cieczy na poruszającą się w niej kulę wyraża wzór Stokesa
F = 6 r v
gdzie: v -prędkość kuli,
r -promień kuli.
Wzór ten jest słuszny, gdy kulka porusza się w nieograniczonej objętości cieczy.
W przypadku, gdy ruch kuli odbywa się wzdłuż osi cylindra o promieniu R należy do wzoru na siłę F wprowadzić poprawkę
r- promień kulki
R - promień cylindra w którym porusza się kulka
Jeżeli kulka spada w cieczy pod wpływem grawitacji, działają na nią następujące trzy siły:
siła ciężkości
siła wyporu (Archimedesa)
siła oporu ruchu (siła Stokesa)
Biorąc pod uwagę wszystkie te siły działające na kulkę wyznaczamy wzór na współczynnik lepkości:
vgr - prędkość kulki w cieczy