Rok akademicki 2007/2008	Laboratorium z fizyki
Nr ćwiczenia: 7	Temat: Doświadczenie Stokesa
Wydział: Budownictwa i Inżynierii Środowiska Kierunek: Geodezja i Kartografia Grupa nr: 2.3	Imię i nazwisko:
Data wykonania: 21.05.08r	Ocena		Data zaliczenia	Podpis
	T
	S

1. Wprowadzenie:

Na kulkę wewnątrz cieczy o współczynniku lepkości η 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 siła wyporu cieczy:

     oraz siła ciężkości kulki :

     Sumując siły działające na kulkę otrzymamy:

     Biorąc pod uwagę odcinek drogi l jaki przebywa kulka, gdzie v = const. otrzymujemy:

     Zakładając, że r <<R można przyjąć, że

2. Schemat układu pomiarowego:

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów:

Do wykonania ćwiczenia użyto:

• Śruba mikrometryczna Δr = 0,1 [mm]

• Cylinder Δl = 1 [mm]

• Stoper Δt = 0,5[s]

4. Tabele pomiarowe:

lp	l [m]	2r [mm]	r [mm]	t [s]	kg/ms]
1	0,23	3,85	1,925	1,78	0,38	0,22
2	0,23	4,41	2,205	1,34	0,37	0,23
3	0,23	4,3	2,15	1,85	0,49	0,11
4	0,23	4	2	1,91	0,44	0,16
5	0,23	3,98	1,99	1,93	0,44	0,16
1	0,23	3,11	1,555	4,31	0,59	0,01
2	0,23	3,11	1,555	4,4	0,61	0,01
3	0,23	3,03	1,515	4,31	0,56	0,04
4	0,23	3,12	1,56	4,18	0,58	0,02
5	0,23	3,1	1,55	4,38	0,60	0
6	0,23	1,85	0,925	14,19	0,69	0,09
7	0,23	2	1	11,19	0,63	0,03
8	0,23	2,6	1,3	10,56	1,02	0,42
9	0,23	2,7	1,35	9,85	1,02	0,42
10	0,23	1,94	0,97	10,22	0,54	0,06

5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej :

6. Rachunek błędów :

Błąd przeciętny obliczono ze wzoru;

Błąd maksymalny obliczono dla pomiaru nr 1;

7. Zestawienie wyników pomiarów :

     Pomiary prowadzono przy temperaturze wynoszącej około 20 °C.

    Średnia wartość współczynnika lepkości dynamicznej:

η_śr=0,60 ± 0,002  [^kg/_ms]

     Przykładowa wartość współczynnika lepkości z uwzględnieniem błędu maksymalnego:

η₁= 0,38 ± 0,001  [^kg/_ms)

8. Uwagi i wnioski:

W doświadczeniu Stokesa należało wyznaczyć wartość współczynnika lepkości dynamicznej cieczy o dużej lepkości. Cieczą doświadczalną była gliceryna, do której wrzucano kulki wykonane z cyny. Kulki nie były idealnie okrągłe (kuliste), a przy pomiarze śrubą mikro-metryczną nieco się spłaszczały. Powodowało to, że nie wszystkie kulki o podobnych wymiarach miały podobne czasy przebycia tej samej drogi i w związku z tym wprowadzało to błąd pomiaru.

W czasie przebiegu ćwiczenia zauważyłem, że kulki o średnicy mniejszej od 1 mm opadały bardzo wolno w porównaniu z kulkami o niewiele większej średnicy. Świadczyć to może o dość dużej lepkości cieczy użytej w doświadczeniu. Ta cecha powodowała również, że małe kulki czasami zatrzymywały się na powierzchni cieczy.

---