ZESPÓŁ 16

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 19

TEORIA

Siła oporów ruchu występuje zarówno przy przepływie płynów jak i przy ruchu ciał w płynach. Ruch ciała w płynie powoduje nadanie różnym warstwom tego płynu znajdującym się w różnej odległości od poruszającego się ciała różnych prędkości. Tę własność płynów nazywamy lepkością.

Pomiary wielkości fizycznych związanych z lepkością przeprowadza się rozmaitymi metodami. W niniejszym doświadczeniu stosujemy metodę Stokesa opartą na badaniu ruchu ciała kulistego w ośrodku ciekłym. Z badań eksperymentalnych Stokesa wynika, że ciało o kształcie kulistym spadające w ośrodku lepkim podlega hamującemu działaniu siły F skierowanej pionowo w górę. Jest ona proporcjonalna do promienia kulki, jej prędkości oraz współczynnika lepkości ośrodka.

W naszym doświadczeniu wrzucałyśmy kulki do pionowo ustawianego cylindra z badana cieczą. Na spadającą kulkę działają trzy siły: ciężkości, wyporu i Stokesa.

W pierwszym stadium spadania kulki w cieczy jej prędkość rośnie. Równocześnie rośnie siła Stokesa. Przy pewnej wartości prędkości następuje zrównoważenie się sił i od tej chwili kulka odbywa już ruch jednostajny. Prędkość tego ruchu znajdujemy mierząc doświadczalnie pewien odcinek drogi i odpowiadający mu czas przelotu kulki.

WYKONANIE ĆWICZENIA I OBLICZENIA:

średnia masa kulki	(1,10 +/- 0,01) g
średni promień kulki	(1,50 +/- 0,001) mm

substancja	średnia prędkość Vgr	promień rur R	gęstość ρ	promień kulek r	masa kulek m	przyspieszenie ziemskie g
gliceryna	0,052 m/s	1,42 cm	1,473 g/cm3	0,15 cm	0,11 g	9,81 m/s
olej	0,115 m/s	1,41 cm	0,867 g/cm3

2. Przyjęłyśmy podane w tabeli wartości do obliczenia współczynnika lepkości.

Skorzystałyśmy z następującego wzoru:




Dla gliceryny współczynnik lepkości wynosi: η=5,232 [g/(s⋅cm)], dla oleju natomiast: η=247,8 [g/(s⋅cm)].

3. Następnie obliczyłyśmy:


dla Δt=0,01s i Δs=0,01m

dla gliceryny prędkość graniczna wynosi:
, a dla oleju


4.Potem obliczyłyśmy Δη (dla Δm=0,01g i Δr=0,0001cm) ze wzoru:







Ostatecznie współczynnik lepkości dla gliceryny wyniósł: η=(5,232± ) g/(s⋅cm), a dla oleju silnikowego: Δη= (2,478± ) g/(s⋅cm).

4. Wnioski:

Wartość tablicowa współczynnika lepkości dla gliceryny wynosi 1490cP i znacznie się rózni od naszego wyniku (523,2 cP). Spowodowane jest to możliwością dużego błędu przy zauważeniu momentu, kiedy kulka zaczyna lecieć ruchem jednostajnym, odczycie na centymetrze danego momentu, opóźnienia w stopowaniu stopera. Także temperatura znacznie odbiegała od tablicowych 20 stopni Celcjusza.

1

---