PŚk Mechanika płynów	Imię i nazwisko:	WMiBM, grupa L01
Temat:	Pomiar naprężeń stycznych w cieczy
Data oddania: 21 IV 2010 r.	Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Określenie rodzaju cieczy i współczynnika lepkości w oparciu o pomiar naprężeń stycznych w funkcji prędkości odkształcenia postaciowego.

1. Schemat stanowiska

Wiskozymetr rotacyjny:

1. korpus wiskozymetru zawierający w swoim wnętrzu: silnik elektryczny; urządzenie do pomiaru momentu skręcającego i regulator obrotów;

2. moment omierz;

3. cylinder z badaną cieczą;

4. wałek zanurzony w badanej cieczy i wykonujący ruch obrotowy wokół swej pionowej osi symetrii;

5. uchwyt do mocowania wałka;

6. dźwignia mocująca cylinder;

7. dźwignia zmiany prędkości kątowej wałka;

8. wskaźnik położenia dźwigni;

9. przełącznik zmieniający zakres pomiarowy momentu skręcającego;

10. przełącznik zmieniający zakres prędkości ω;

11. rejestrator;

12. wskaźnik określający wartość momentu skręcającego,

13. wskaźnik określający częstotliwość prądu w sieci;

14. ustawienie mechaniczne zera na wskaźniku (12);

15. ustawienie elektryczne zera na wskaźniku (12);

16. włącznik/ wyłącznik prądu;

17. włącznik/ wyłącznik wskazań rejestratora;

18. termostat U-4;

19. termometr.

1. Wzory

τ = z × τ, $\ \lbrack\frac{N}{m^{2}}\rbrack$

$$\mu = \frac{\tau}{\frac{\partial U}{\partial y}}$$

z_Ia = 0, 608

z_IIa = 6, 03

1. Wyniki

Dla temperatury T= 21 ^oC:

Nr	$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	Ia	IIa
		α	τ
12	437,4
11	243
10	145,8
9	81
8	48,6	78	47,424
7	27	50	30,4
6	16,2	36	21,888
5	9	27	16,416
4	5,4	22	13,376
3	3	18	10,944
2	1,8	15	9,12
1	1	13	7,904

$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	τ	μ
437,4	367,83	0,841
243	211,05	0,869
145,8	132,66	0,910
81	78,39	0,968
48,6	47,424	0,976
27	30,4	1,126
16,2	21,888	1,351
9	16,416	1,824
5,4	13,376	2,477
3	10,944	3,648
1,8	9,12	5,067
1	7,904	7,904
	μsr=2,330

Dla temperatury T= 29 ^oC:

Nr	$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	Ia	IIa
		α	τ
12	437,4
11	243
10	145,8
9	81	84	51,072
8	48,6	56	34,048
7	27	38	23,104
6	16,2	30	18,24
5	9	24	14,592
4	5,4	23	13,984
3	3	19	11,552
2	1,8	15	9,12
1	1	11	6,688

$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	τ	μ
437,4	247,23	0,565
243	138,69	0,571
145,8	90,45	0,620
81	51,072	0,631
48,6	34,048	0,701
27	23,104	0,856
16,2	18,24	1,126
9	14,592	1,621
5,4	13,984	2,590
3	11,552	3,851
1,8	9,12	5,067
1	6,688	6,688
	μsr=2,074

Dla temperatury T= 34 ^oC:

Nr	$\frac{\partial u}{\partial y}$	Ia	IIa
		α	τ
12	437,4
11	243
10	145,8
9	81	66	40,128
8	48,6	45	27,36
7	27	33	20,064
6	16,2	26	15,808
5	9	23	13,984
4	5,4	20	12,16
3	3	16	9,728
2	1,8	14	8,512
1	1	10	6,08

$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	τ	μ
437,4	186,93	0,427
243	108,54	0,447
145,8	72,36	0,496
81	40,128	0,495
48,6	27,36	0,563
27	20,064	0,743
16,2	15,808	0,976
9	13,984	1,554
5,4	12,16	2,252
3	9,728	3,243
1,8	8,512	4,729
1	6,08	6,080
	μsr=1,834

Dla temperatury T= 40 ^oC:

Nr	$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	Ia	Iia
		α	τ
12	437,4
11	243
10	145,8	86	52,288
9	81	54	32,832
8	48,6	38	23,104
7	27	28	17,024
6	16,2	24	14,592
5	9	21	12,768
4	5,4	19	11,552
3	3	15	9,12
2	1,8
1	1

$$\frac{\partial u}{\partial y}$$	τ	τ
437,4	144,72	0,055
243	84,42	0,058
145,8	52,288	0,359
81	32,832	0,405
48,6	23,104	0,475
27	17,024	0,631
16,2	14,592	0,901
9	12,768	1,419
5,4	11,552	2,139
3	9,12	3,040
1,8
1
	μsr=0,948

Wykresy:

1. Wnioski:

Pomimo sporych błędów, jakimi obarczone są wyniki wykonanego ćwiczenia, to przeprowadzone doświadczenie potwierdziło postawioną przez Newtona hipotezę dotyczącą zależności naprężeń stycznych od prędkości ścinania. Zakłada ona liniową zależność tych dwóch wielkości i choć otrzymane wyniki różnią się od wartości tabelarycznych, to są one do nich zbliżone a przede wszystkim zachowują zgodnie z przewidywaniami. Niewielkie odchylenia wynikają głównie z problemami z ustawieniem wiskozymetru w związku z czym odczytywano wartości jedynie dla zakresów Ia i IIa, a nie jak założono w instrukcji laboratoryjnej dodatkowo dla Ib oraz IIb. Na otrzymany wynik nie bez znaczenia pozostaje także błąd paralaksy podczas odczytywania podziałki na termometrze i wartości α. Choć wykorzystany w doświadczeniu olej mineralny jest płynem newtonowskim, to nie otrzymano właściwych mu wyników. Przyczyną mogą być różnorakie drobiny, które przedostały się do badanej cieczy. Na podstawie wykonanych wykresów wywnioskowano, iż wraz ze wzrostem temperatury maleje lepkość płynu.