1.Temat ćwiczenia : Doświadczenie STOKESA

2.Cel ćwiczenia: Wyznaczenie dynamicznego współczynnika lepkości cieczy lepkiej.

3.Wprowadzenie:

W 1846 r. George Stokes wyznaczył następującą zależność na siłę oporu F_T działającą na przedmiot w ośrodku ciekłym:

siła oporu = (prędkość)(lepkość)(rozmiar przedmiotu)

Dla metalowej kulki zależność ta wyraża się wzorem :

F_T = 6rv gdzie:

r - promień kulki, v - jej prędkość,  - współczynnik lepkości ośrodka, w którym kulka się porusza. Ponieważ do ćwiczenia użyte zostało naczynie w kształcie rury o promieniu R wypełnione cieczą (gliceryną), powyższy wzór przyjmie postać:

F_T = 6rv(1-r/R)ⁿ

Na spadającą kulkę działa także siła ciężkości F_g = 4/3 ρ_k r³ g , oraz siła wyporu z jaką ciecz działa na kulkę F_w = 4/3 ρ_c r³ g .

Siła oporu ośrodka, ponieważ jest proporcjonalna do prędkości, w pierwszej fazie ruchu wzrasta do momentu, gdy zrównoważy działanie siły ciężkości, wówczas przyspieszenie przybiera wartość zerową i dalszą drogę kulka przebywa ze stałą prędkością.

Uwzględniając odcinek drogi l ,który kulka przebywa z tą stałą prędkością otrzymujemy:

gdzie:

ρ_{ } gęstość materiału kulki(cyna)_, ρ_c - gęstość materiału cieczy (gliceryna)

g - przyspieszenie ziemskie, r - promień kulki, R - promień cylindra,

t - czas ruchu na długości l cylindra, n - współczynnik wyznaczony doświadczalnie.

Przy założeniu ,że r << R wyrażenie (1-r/R)ⁿ ~1

4.Przebieg ćwiczenia:

Wykonano pomiar czasu przebycia drogi l dla dziesięciu kulek w temperaturze pokojowej ok.20^oC.

l

---