20.05.2013r.

Martyna Chojnacka, Piotr Misiak

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM PODSTAW FIZYKI

ĆW NR 8 – WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY

NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

1. Wstęp teoretyczny

Prawo Stokesa – prawo określające siłę oporu ciała w kształcie kuli poruszającego się w płynie (cieczy lub gazie). Zostało odkryte w roku 1851 przez sir George’a Stokesa.

Prawo wyraża się wzorem:

gdzie:

 – siła oporu,

 – lepkość dynamiczna płynu,

 – promień kuli,

 – prędkość ciała względem płynu.

Do obliczeń w tym ćwiczeniu wykorzystuje się odpowiednio przekształcony wzór w postaci:

Gdzie:

r- promień kulki

ρ – gęstość kulki

ρ’ – gęstość cieczy

Vg – prędkość graniczna ( Vg = h/t)

W przypadku obliczeń dla wiskozymetru wzór został przekształcony uwzględniając siłę oddziaływania kulki na ścianki rurki

k – stała k = 0,7941·10-6 m²/s²

1. Cel ćwiczenia:

- Obserwacja ruchu ciał spadających w ośrodku ciągłym

- Wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy

1. Zestaw przyrządów:

1. Naczynie cylindryczne z badaną cieczą

2. Areometr

3. Zestaw kulek

4. Waga

5. Śruba mikrometryczna

6. Linijka z podziałką milimetrową

7. Stoper

8. Wiskozymetr Höpplera

1. Układy pomiarowe

Metoda Stokesa

Wiskozymetr Höpplera

1. Tabela pomiarowa dla metody Stokesa, odległość h-19 cm

Wymiary kulek Czasy spadania

Lp.	Kulka1	Kulka2	Kulka3		Lp.	t1	t2	t3
m	g			s
1.	0,6916	0,2344	0,173		1.	4,16	11,09	9,94
d	mm		2.	4,24	10,88	10,03
1.	8,05	6,42	5,09		3.	4,33	11,02	9,41
2.	8,06	6,40	5,08		4.	4,16	10,78	9,62
3.	8,11	6,37	5,01		5.	4,12	11,01	9,83
4.	7,94	6,45	5,05		6.	4,20	10,98	9,97
5.	7,86	6,39	5,04		7.	4,19	10,36	9,25
6.	8,16	6,43	5,07		8.	4,26	11,20	9,31
7.	8,09	6,35	5,08		9.	4,18	10,29	9,48
8.	7,92	6,40	5,06		10.	4,29	10,29	9,78
9.	7,99	6,44	4,96		tśr	4,21	10,79	9,66
10.	7,87	6,40	5,00		σtśr	0,02	0,11	0,09
dśr	8,01	6,41	5,04		Δtśr	0,02	0,11	0,09
σdśr	0,03	0,01	0,01		η	g/s*cm
Δdśr	0,03	0,01	0,01		1.	36,80	34,55	33,50
r	4,00	3,20	2,52		Δη	0,12	0,10	0,11
Δr	0,02	0,00	0,01		ηśr	34,95
ρ	g/cm^3		Δηśr	6,56
1.	2,58	1,70	2,58
Δρ	0,03	0,01	0,02

1. Tabela pomiarowa dla wiskozymetru Höpplera

Lp.	t
	min
1.	07:34,1
2.	07:34,1
3.	07:34,8
4.	07:34,9
5.	07:34,9
6.	07:20,7
7.	07:23,2
8.	07:17,6
9.	07:19,1
10.	07:19,1
tśr	07:27,2
σtśr	00:02,5
Δtśr	00:02,9
η	g/s*cm
1.	4,17
Δη	0,03

1. Wnioski:

- Czas opadania kuleczki zależy od jej gęstości i masy – im większa gęstość i objętość tym większa masa, a co za tym idzie – krótszy czas spadania.

- Prawo Stokesa pozwala obliczyć lepkość badanej cieczy, jednakże mogą pojawić się rozbieżności wynikające z niedokładności pomiarowych na wielu stopniach – pomiar masy, średnicy, czasu spadania, czy wysokości, stąd rozbieżności w ostatecznych wynikach. Jednakże można uznać, że przy wysokim błędzie obliczenia prawo Stokesa zostało sprawdzone.

- Wiskozymetr także jest urządzeniem, które pozwala obserwować zachowanie się ciał stałych w cieczach, za jego pomocą można obliczyć lepkość badanej cieczy.