ćwiczenie 8, Energetyka pwr, fizyka laboratorium
Fragment dokumentu:
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA
Na małą kulkę zanurzoną w cieczy lepkiej działają siły:
- siła ciężkości kulki
,
- siła wyporu Archimedesa
,
- siła oporu wynikająca z ruchu
,
gdzie V to objętość kulki, ρ gęstość materiału kulki, ρc gęstość cieczy
Siła wypadkowa
, działająca na ciało wynosi:
Wartość wypadkowej siły F maleje wraz z czasem spadania kulki w cieczy. Jeżeli gęstość
materiału z którego wykonano kulkę jest większa od gęstości cieczy, to ruch kulki puszczonej swobodnie w tej cieczy jest ruchem przyspieszonym, lecz niejednostajnie. Przyspieszenie to będzie malało w czasie. Przyczyną stanu malenia przyspieszenia jest zwiększanie się prędkości kulki i w konsekwencji wzrost wartości siły oporu związanej z lepkością cieczy, Ft . Po ostatecznie długim czasie suma siły oporu i siły wyporu równoważy siłę ciężkości; wtedy wypadkowa siła F osiąga wartość zero. Od tego momentu kulka porusza się ruchem jednostajnym ze stałą prędkością zwaną prędkością graniczną (vg).
Korzystając z tego wzoru można wyznaczyć współczynnik lepkości cieczy:
1. Naczynie cylindryczne z badaną cieczą
6. Linijka z podziałką milimetrową
1. Obserwacja ruchu ciał spadających w ośrodku ciągłym;
2. Wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy.
4 - taśmy oznaczające odległość h
h - odległość między pierścieniami
Mierzymy 10 razy wartości średnicy kulki (d), wartość średnią oraz niepewność pomiarową (Δd) korzystając ze wzoru:
Średnia wartość:
Odchylenie standardowe:
Za pomocą suwmiarki odmierzamy odległość h między taśmami naklejonymi na naczynie
Ważymy kulkę za pomocą wagi i uwzględniamy niepewność pomiaru wagi
m= 0,288 g ± 0,0010 g = 0,000288 kg ± 0,000001 kg
Za pomocą stopera odmierzamy 10 razy czas spadania t kulki na drodze h, pomiary wpisujemy do tabeli.
Tab.1. Tabela z wyniakami pomiarów i odczytami