Лабораторная работа 123 -физика Романов
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет
имени Т.Ф. Горбачева»
Кафедра физики
Отчет
по лабораторной работе № (К 304.1) 2
«Определение коэффициента внутреннего трения
жидкости методом Стокса»
Выполнил ст. группы МРб-121
Романов И. А.
(Ф.И.О.)
Преподаватель
Фофанов А. А.
(Ф.И.О.)
Цель работы:
1) изучить особенности движения тела в вязкой среде;
2) познакомиться с методами определения коэффициента внутреннего трения;
3) определить коэффициент внутреннего трения жидкости методом Стокса.
Приборы и принадлежности: цилиндр с жидкостью (маслом), железный шарик, секундомер, магнит, линейка, штангенциркуль, воронка.
Схема экспериментальной установки
Где:
m - сила тяжести
– сила сопротивления среды
– сила Архимеда
-ускорение
Основные расчетные формулы:
среднее арифметическое значение результатов измерений
где – результат i-го измерения, – число измерений
абсолютные погрешности отдельных измерений1
;;. . .;.
среднее квадратичное отклонение от среднего арифметического из измерений
.
истинное значение измеряемой величины d окажется в интервале
,
который называют доверительным интервалом.
случайная погрешность
.
где:
- средняя квадратичная погрешность
tα,n – коэффициент Стьюдента.
абсолютная погрешность
.
где:
пр– практическая погрешность
сл – случайная погрешность
результаты прямых измерений записываются в виде
.
коэффициент внутреннего трения η
где – расстояние между метками на измерительном цилиндре с маслом; – время равномерного движения шарика.
относительная погрешность измерений диаметраd
%.
относительная и абсолютная погрешность результата косвенных измерений коэффициента внутреннего трения:
,
где ; – абсолютная погрешность, которая равна цене деления шкалы линейки, с помощью которой измеряется расстояние, пройденное шариком при установившемся движении,
.
Результат вычислений записать в виде:
.
Таблица 1
Результаты измерения диаметра шарика и расчета
погрешностей
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
мм |
мм |
мм |
мм2 |
мм2 |
мм |
a= 0,95 |
мм |
мм |
мм |
% |
мм |
|
1 |
1,74 |
1,748 |
0.008 |
0.000064 |
0.00048 |
0.0048 |
2.78 |
0.013 |
0.01 |
0.016 |
0.91 |
1.748±0.013 |
2 |
1,74 |
0.008 |
0.000064 |
|||||||||
3 |
1,76 |
0.012 |
0.000144 |
|||||||||
4 |
1,76 |
0.012 |
0.000144 |
|||||||||
5 |
1,74 |
0.008 |
0.000064 |
Таблица 2
Результаты измерения времени падения шарика и расчета погрешностей
№ п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
с |
с |
с2 |
с2 |
с |
a= 0,95 |
с |
с |
с |
% |
с |
|
1 |
19,3 |
18.5 |
0.8 |
0.64 |
0.94 |
0.216 |
2.78 |
0.6 |
0.1 |
0.6 |
3.2 |
18.5±0.6 |
2 |
18,0 |
0.5 |
0.25 |
|||||||||
3 |
18,4 |
0.1 |
0.01 |
|||||||||
4 |
18,3 |
0.2 |
0.04 |
|||||||||
5 |
18,5 |
0.0 |
0.0 |
Таблица 3
Результаты измерения коэффициента внутреннего трения
м |
м |
с |
кг/м3 |
кг/м3 |
Па · с |
% |
Па · с |
0.001748 |
0.178 |
18.5 |
7900 |
960 |
1.19 |
3.7 |
0.044 |
Примеры расчетов:
; ; . . .;
Вывод: Полученное значение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Стокса составило (1.27±0.046) .
Сначала движение шарика было ускоренным, т.к. вязкость воздуха мала, после попадания в жидкость шарик начал двигаться равнозамедленно и на него действовали силы:,
После уравновешивания всех сил шарик начал двигаться равномерно. Формула вязкости жидкости была получена из второго закона Ньютона для n-ого движения шарика.
Романов И.А.