Sprawozdanie z laboratorium z fizyki i biofizyki

Ćwiczenie nr: 5

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie szybkości przepływu cieczy

Data wykonania ćwiczenia: 03.04.2006

Sekcja nr 1

1. Ziętal Marta

2. Jakubiak Dominik

Data oddania sprawozdania:……………

Ocena: ……………………………….

1. Wstęp teoretyczny

Przepływ cieczy określają dwa podstawowe prawa:

• 
  prawo ciągłości strugi

Jeżeli przyjmujemy, że badana substancja, której przepływ badamy jest nieściśliwa, równanie przybiera postać:

• prawo Bernoulliego

Wynika ono z powyższego równania i funkcjonuje w postaci:

Wynika z niego, że prędkość zmienia się wraz ze zmianą ciśnienia, czyli im większe ciśnienie tym mniejsza prędkość, natomiast im mniejsze ciśnienie tym większa prędkość.

O przepływie laminarnym, który występuje w założeniach powyższego równania, decyduje liczba Reynoldsa, wyrażona wzorem:

Dla Re > Re_kr ruch laminarny przechodzi w ruch burzliwy

Re_kr
2300 dla przewodu o przekroju kołowym.

Przepływ w dowolnym przekroju poprzecznym możemy scharakteryzować:

2. Przebieg ćwiczenia i wyniki pomiarów

Na samym początku doświadczenia przystąpiliśmy do zmierzenia suwmiarką szerokości węższej i szerszej części rurki. Następnie odkręciliśmy zawór powodując przepływ wody w rurze i przystąpiliśmy do odpowietrzenia rurki, aby przepływ laminarny wody nie był zaburzany.

W dalszej części doświadczenia przystąpiliśmy do pomiaru różnicy wysokości cieczy w manometrze i dokonaliśmy po 3 pomiary czasu dla objętości 0,5l, 1l, 2l przepływającej przez rurkę.

Lp.	d1 [m]	A1 [m]	d2 [m]	A2 [m]	h [m]	v2A	V [m^3]	t [s]	v2B
1.	0,0594	0,00277	0,0362	0,00103	0,0045	0,5222	0,0005	25,45	0,01909833
2.															23,71	0,0204999
3.															23,97	0,02027754
4.														0,001	46,39	0,02095506
5.															46,96	0,0207007
6.															46,78	0,02078036
7.														0,002	82,72	0,02350351
8.															83,47	0,02329232
9.															85,83	0,02265187
Wartości średnie								22,91 na 0,0005 m3	0,02130662
Odchylenia standardowe								1,673	0,00149721

Analiza błędów

ΔA₁ = 0,00005 [m²]

ΔA₂ = 0,00005 [m²]

Δh = 0,0003 [m]

= 0,0045 [m]

= 0,00488 [m/s]

∆V = 0,001 [m³]

∆ t = 0,5 [s]

= 0,0107 [m/s]

3. Wnioski

Niedokładności w tym ćwiczeniu wynikły oczywiście z błędów, które wynikły w trakcie wykonywania ćwiczenia. Wartości różnicy wysokości cieczy były niewielkie, każda pomyłka odczytu znacząco wpływała na wynik. Sam manometr nie mógł wzbudzić naszego zaufania, zwłaszcza, że bez odpowiedniego jego ustawienia i delikatnego poruszania różnica wysokości wskazywała przez pewien czas jakby woda płynęła w drugą stronę. Całkowite odpowietrzenie aparatury również nie było wykonalne. Na niedokładność składały się też trudności z dokładnym odczytem, kiedy wiadro zostało napełnione przez daną objętość wody.

W doświadczeniu wartości dla sposobu pierwszego odbiegają znacząco od wyników dla sposobu drugiego, przy czym pierwsze doświadczenie obarczone jest większym błędem niż drugie (A-0,0488 B-0,0107). Przyczyn tego stanu rzeczy należy się doszukiwać głównie w błędnych wskazaniach manometru.

gdzie: Re - liczba Reynoldsa

v - prędkość przepływu

l - charakterystyczny wymiar liniowy

- lepkość kinematyczna

gdzie: A₁,A_{2 -} przekrój

v₁,v₂ - prędkość

p₁,p₂ - gęstość

---