Контрольные вопросы
Что является причиной внутреннего трения (вязкости) в газе? жидкости?
В каких единицах измеряется коэффициент вязкости в системе СИ? СГС?
Что такое ламинарное и турбулентное течения жидкостей?
Напишите выражение для числа Рейнольдса и поясните величины, входящие в него.
В каком случае течение жидкости является ламинарным? турбулентным?
В каком случае обтекание тела жидкостью является ламинарным?
Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости? Напишите выражения для этих сил.
Напишите уравнение движения шарика, падающего в жидкости.
Как зависит от времени скорость шарика, падающего в жидкости? Что называется временем релаксации?
Как определить установившуюся скорость шарика, падающего в жидкости?
Каким является движение крови по сосудам: ламинарным или турбулентным? Каким образом можно определить возникновение турбулентности в потоке крови?
Использованная и рекомендуемая литература
Блохина, М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике / М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. - М.: Дрофа., 2001. - 288 с. ( Раздел 3. стр.63-67)
Джерри, Мерион Б. Общая физика с биологическими примерами / Мерион Б. Джерри.
М.: Высш. шк., 1986. - 623 с. . (§ 7.6 стр.169-176)
Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко.- М.: Дрофа, 2003. - 558 с. (§ 7.3 - § 7.5 стр.118-121)
Рубин, А.Б. Биофизика / А.Б. Рубин. - М.: Высшая школа, 1987. - 319 с. ( Глава XV. §
4 стр.20-30)
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Биофизика / Под ред. В.Ф. Антонова. - М.: Владос, 2003. - 287 с. (Глава 9. § 34 - § 35 стр.181-191)
Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике/ Под ред. Кудрявцева В.А. - Киров: КГМА, 1999.-278с. (часть II стр.75-78)
Джанколи Д. Физика. М.: Мир, Т.1. 1989. - 653 с. (Том 1. Глава 13. § 13.4 стр.381-383; § 13.7 стр.387-389)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
ВИСКОЗИМЕТРОМ ОСТВАЛЬДА
Цель работы: экспериментальное определение коэффициента внутреннего трения в жидкости капиллярным вискозиметром Оствальда.
Задачи работы: 1) определение коэффициента вязкости глицерина; 2) расчет погрешности определения коэффициента вязкости; 3) сравнение экспериментального результата с табличным значением.
Обеспечивающие средства: капиллярный вискозиметр, секундомер.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Внутреннее трение (вязкость) жидкости
Внутренним трением (вязкостью) жидкостей (газов) называются процессы, стремящиеся выровнять скорость течения различных частей потока жидкости (газа) и обусловленные передачей (переносом) импульса от более быстрых участков потока к менее быстрым за счет хаотического теплового движения молекул.
Наличие внутреннего трения можно проиллюстрировать на следующем примере. Между двумя параллельными пластинками (рис.1) находится жидкость. Условно разделим жидкость между пластинками на одинаковые слои. При движении верхней пластинки появляется сила, действующая по касательной на нижнюю пластинку и направленная в сторону движения. Эта сила и есть сила внутреннего трения. Сила внутреннего трения тормозит более быстрые слои жидкости и ускоряет более медленные слои.
Рис.1
Ньютон
установил, что сила трения между слоями
жидкости, движущимися с разными
скоростями, зависит от площади
соприкосновения слоев S
и быстроты, с которой меняется скорость
при переходе от одного слоя к другому
в направлении, перпендикулярном скорости
потока (направление Оx)
-
.
Эта величина называется градиентом
скорости или производной скорости по
координате и измеряется отношением
разности скоростей dv
двух близких слоев жидкости к кратчайшему
расстоянию dx
между ними.
Уравнение Ньютона для силы вязкого (внутреннего) трения имеет вид:
,
(1)
где - коэффициент внутреннего трения или динамическая вязкость.
В
системе СГС коэффициент вязкости
измеряется в пуазах (1Пз =
),
в системе СИ [
]
= Пас
=
.
Соотношение между указанными величинами
1 Пас
= 10 Пз.
Кроме коэффициента динамической вязкости используют коэффициент кинематической вязкости , равный
,
где - плотность жидкости.