POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	Grupa: Maciej Zientek	Wydział: Elektryczny Kierunek: Elektrotechnika
	LABORATORIUM FIZYKI
Nr ćwiczenia: 8	Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa.

1. OPIS TEORETYCZNY.

Lepkością lub tarciem wewnętrznym nazywamy zjawisko występowania sił stycznych przeciwstawiających się przemieszczeniu jednych części ciała względem innych jego części. Wskutek tarcia występującego między cząsteczkami cieczy lub gazu, poruszająca się cząstka pociąga za sobą cząsteczki sąsiadujące z nią z prędkością tym bardziej zbliżoną do prędkości własnej, im ciecz lub gaz są bardziej lepkie. Analogicznie cząsteczka spoczywająca hamuje poruszające się cząsteczki sąsiednie. Ze względu na to, że wszystkie rzeczywiste ciecze i gazy są lepkie zjawisko lepkości odgrywa istotną rolę podczas przepływu cieczy oraz podczas ruchu ciała stałego w ośrodku ciekłym.

Ciało stałe, poruszające się w ośrodku ciekłym, napotyka na opór. W otoczeniu ciała obserwujemy wtedy ruch cieczy. Mechanizm tego zjawiska jest następujący : warstwa cieczy, przylegająca do powierzchni poruszającego się ciała, wprawia w ruch pozostałe warstwy cieczy. Tak więc istotną rolę odgrywa tu lepkość cieczy. Dla ciał o symetrii osiowej poruszającego się w kierunku osi, wypadkowa siła oporu działa przeciwstawnie do kierunku ruchu. Doświadczalnie stwierdza się, że dla małych prędkości siła tarcia wewnętrznego R jest wprost proporcjonalna do prędkości v. Poza tym zależy ona od charakterystycznego wymiaru liniowego ciała l oraz od współczynnika lepkości cieczy η.

Równanie określające siłę oporu (tarcia wewnętrznego ma postać:

R= - K l η v

gdzie K jest to stała zależna od kształtu ciała. Dla kuli o promieniu r (l = r) mamy K= 6π i równanie przechodzi w tzw. prawo Stokesa:

R = - 6π r η v

2. ZESTAW PRZYRZĄDÓW.

1. Naczynie z badaną cieczą.

2. Areometr.

3. Zestaw kulek.

4. Waga analityczna.

5. Śruba mikrometryczna.

6. Linijka z podziałką milimetrową.

7. Stoper.

8. Wiskozymetr Hopplera.

3. WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA.

1. Ważenie kulek.

	m	Δm
	g	g
Kulka A	0,23700	0,00001
Kulka B	0,68200	0,00001

2. Pomiar średnicy kulek.

Kulka A		Kulka B
da	Δda	db	Δdb
mm	mm	mm	mm
6,35	0,01	8,40	0,01
6,41	0,01	8,45	0,01
6,41	0,01	8,45	0,01
6,39	0,01	8,42	0,01

Obliczenia do tabeli:

Promień kulki A : ra= (3,195±0,005) mm

Promień kulki B : rb= (4,21± 0,005) mm

4. Pomiar czasu opadania kulek.

Kulka A		Kulka B
ta	Δta	tb	Δtb
s	s	s	s
13,69	0,01	5,21	0,01
13,37	0,01	5,29	0,01
13,33	0,01	5,31	0,01
13,56	0,01	5,18	0,01
13,28	0,01	5,34	0,01
13,80	0,01	5,35	0,01
13,50	0,01	5,28	0,01

Obliczenia do tabeli:

5. Wyznaczenie gęstości kulki.

ρ_kB= 2181,97

8,22

Δρ_kB= 6,20

6. Wyznaczanie współczynnika lepkości:

Kulka A					Kulka B
ρka		ta	a	a	ρkb		tb	b	b
		s					s
1734,79	8,22	13,69	0,79	0,11	2181,97	6,20	12,94	1,01	0,12
				13,37			0,77	0,11			14,29	1,04	0,13
				13,33			0,77	0,11			14,25	1,04	0,13
				13,56			0,78	0,11			13,62	1,01	0,12
				13,28			0,77	0,11			14,12	1,05	0,13
				13,80			0,80	0,11			14,00	1,05	0,13

Pomiar z aerometru:

h= 8,1cm = 0,181 m

=0,78

1,03

4. WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA WYKORZYSTUJĄC WISKOZYMETR HOPPLERA.

Pomiar czasu t1opadania kulki szklanej w cieczy wiskozymetru.

tw	Δtw
s	s
290,09	0,01
289,32	0,01
286,30	0,01
281,98	0,01
282,08	0,01
283,63	0,01

285,57s

Δtw = 0,01

Wyznaczenie lepkości cieczy dla wiskozymetru z kulka szklaną:

K =0,7941

ρk=(2,41±0,01) g/cm3

ρk=(2410±10) kg/m3

ρc=(1,235±0,005)g/cm3

ρc=(1235±5)kg/m3

η = K (ρk -ρc)t = 0,7941
·(2410-1235) ·285,57 =266,5

6. UWAGI I WNIOSKI.

W pierwszej części ćwiczenia wyznaczono dwukrotnie współczynnik lepkości cieczy przy użyciu dwóch kulek.

W drugiej części ćwiczenia wyznaczono współczynnik lepkości cieczy przy użyciu wiskozymetru Hopplera.

---