Rok akademicki 1995/96 |
Laboratorium z fizyki |
|||
Nr ćwiczenia: 1 |
Doświadczenie Stokesa |
|||
Wydział: Elektronika Kierunek: El. i telek. Grupa: |
Gaszak Radosław |
|||
Data wykonania 09.11.1994 rok |
Ocena |
Data zaliczenia |
Podpis |
|
|
T |
|
|
|
|
S |
|
|
|
1. Zasada pomiaru :
Na kulkę wewnątrz cieczy o współczynniku lepkości działa siła oporu cieczy Ft ( twierdzenie Stokesa), wyrażająca się wzorem :
Równanie jest ścisłe wtedy i tylko wtedy gdy kulka porusza się w ośrodku o nieograniczonej szerokości i występuje ruch laminarny. Gdy kuka porusza się w rurze wzór ma postać:
Na kulkę działa także
oraz siła ciężkości kulki :
Sumując siły otrzymamy:
Biorąc pod uwagę odcinek drogi l jaki przebywa kulka, gdzie v = const. mamy
Zakładając, że r <<R wtedy (1-r/R)n ≈ 1
Do doświadczenia użyto zestawu jak na rysunku.Wrzucając kulkę do cylindra mierzymy czas w jakim przebędzie ona drogę l. Pomiary wykonujemy dla dziesięciu kulek.
2. Schemat układu pomiarowego :
3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów :
Do wykonania ćwiczenia użyto:
Śruba mikrometryczna Δr = 0,0005[m]
Cylinder Δl = 0,005 [m]
Stoper Δt = 0,01[s]
4. Tabele pomiarowe :
lp |
l [m] |
2r [m] |
r*10-3[m] |
t [s] |
kg/ms] |
śr - |
1 |
0,29 |
0,00202 |
0,00101 |
4,8 |
0,203 |
0,001 |
2 |
0,29 |
0,00213 |
0,00106 |
4,5 |
0,210 |
0,006 |
3 |
0,29 |
0,00200 |
0,00100 |
4,9 |
0,203 |
0,001 |
4 |
0,29 |
0,00206 |
0,00103 |
5,0 |
0,202 |
0,002 |
5 |
0,29 |
0,00203 |
0,00101 |
4,8 |
0,203 |
0,001 |
6 |
0,29 |
0,00192 |
0,00096 |
5,5 |
0,210 |
0,006 |
7 |
0,29 |
0,00217 |
0,00108 |
4,2 |
0,203 |
0,001 |
8 |
0,29 |
0,00221 |
0,00110 |
4,0 |
0,201 |
0,003 |
9 |
0,29 |
0,00222 |
0,00111 |
4,0 |
0,205 |
0,001 |
10 |
0,29 |
0,00220 |
0,00110 |
4,1 |
0,205 |
0,001 |
śr = 0,204 |
Σśr +- 0,0023 |
5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej :
6. Rachunek błędów :
Błąd przeciętny obliczono ze wzoru;
Błąd maksymalny obliczono dla pomiaru nr7;
7. Zestawienie wyników pomiarów :
śr = [0,204 ± 0,001] [kg/ms]
max = [0,203 ± 0,011] [kg/ms]
8. Uwagi i wnioski :
W ćwiczeniu poznaliśmy jedną z metod wyznaczania lepkości cieczy. Błędy występujące w ćwiczeniu są zadowalające ponieważ przyrządy pomiarowe są dość dokładne.
2