Katarzyna Zychal

07.04.11r.

Sprawozdanie M16

Temat: Pomiar współczynnika lepkości metodą Stokesa.

1. Wstęp teoretyczny:

Lepkość- właściwość cieczy, która prowadzi do powstania siły oporu, jest ona wynikiem tarcia między warstwami cieczy, poruszającymi się z różnymi prędkościami równolegle względem siebie. Lepkość opisywana jest przez współczynnik lepkości
.

Siłę oporu można wyrazić wzorem Stokesa:

Wzór ten jest prawdziwy przy założeniach, że kulka porusza się w ośrodku o nieskończonej długości i szerokości.

Na kulkę poruszającą się w danej cieczy działają 3 siły:

Siła grawitacji- wynikająca z przyciągania ziemskiego, siła wyporu- siła działająca na ciało zanurzone w danej cieczy, wynikająca z niezrównoważonego ciśnienia działającego na obiekt znajdujący się w cieczy, oraz siła oporu, wynikająca a lepkości:

Siła wypadkowa działająca na kulkę jest więc równa:

Gdzie: r- promień kulki

v-prędkość kulki

η- współczynnik lepkości

gęstość kulki

gęstość płynu

g- przyspieszenie ziemskie

Istnieje taka prędkość kulki, dla której powyższe siły zrównoważą się i kulka zacznie się poruszać ruchem jednostajnym, jest to tzw. prędkość graniczna.

Dzięki pomiarowi czasu w jakim kulka przebywa określoną drogę w cieczy, można obliczyć współczynnik lepkości:

2. Plan pracy:

1. Na podstawie pomiarów wysokości słupa wody i oleju w naczyniach połączonych wyznaczyć wartości gęstości oleju ( wartość gęstości wody odczytać z tablic w uwzględnieniem temperatury).

2. Odczytać poziom wody w biurecie

3. Wypuszczać z biurety w odpowiednim tempie krople wody do cylindra wypełnionego olejem.

4. Zmierzyć czas, jaki kulka przebywa drogę l.

5. Pomiar powtórzyć w dwóch seriach po 15 kropel ( do pomiaru uwzględniając różne wielkości kropli), po każdej serii odczytać poziom wody w biurecie oraz uzupełnić biuretę wodą.

3. Schemat doświadczenia:

Celem doświadczenia jest wyznaczenie współczynnika lepkości oleju. Zastosowano w tym celu kulki wody destylowanej poruszające się w oleju i mierzono czas przebycia przez nie drogi l w s momencie gdy kulka poruszała się ruchem jednostajnym.

Aby wyznaczyć gęstość oleju posłużono się metodą naczyń połączonych:

Schemat naczyń połączonych.

Schemat wykonania ćwiczenia.

4. Opracowanie wyników:

1. Wyznaczanie gęstości oleju:

Ho= 25,5 cm - wysokość słupa oleju

Hw=22,5cm - wysokość słupa wody

Hg=0,6cm - wysokość graniczna

Gęstość wody odczytano z tablic dla temperatury 22,5
,

Obliczenia promienia kropel:

Dla pierwszej serii:

n=30-liczba kropli

V=1,85ml

Dla drugiej serii:

Obliczanie średniego czasu spadania kulek wody:

Dla serii pierwszej:

Dla serii drugiej:

Droga, dla której mierzony był czas spadania kulki wynosiła l=15cm

Obliczanie współczynnika lepkości:

Dla pierwszej serii:

Dla serii drugiej:

=

Wnioski i dyskusja wyników:

Otrzymane wartości współczynników lepkości dla kolejnych serii wynoszą

Współczynniki te zgadzają się w ramach niepewności pomiarowych.

Podczas wykonywania pomiarów, nie uwzględniano tego, że długość cylindra z olejem oraz jego szerokość jest ograniczona. Uzyskany wynik jest więc wynikiem przybliżonym, gdyż przyjęto, że stosunek r/R=0, gdzie R- promień cylindra.

1