- •Министерство образования Республики Беларусь
- •2.2.Трение покоя.
- •2.3.Трение скольжения
- •2.4.Трение качения
- •3.Методика определения коэффициента трения качения
- •4.Задание
- •2.2. Закономерности движения реальной жидкости в цилиндрической трубе
- •2.3. Движение тел в жидкостях
- •3. Методика выполнения работы
- •3.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •3.3. Описание лабораторной установки
- •3.3.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.3.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •3.4. Задание
- •3.4.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.4.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •4. Контрольные вопросы
- •5. Литература
4.Задание
Измерить коэффициент трения качения для шариков и пластин из разных материалов (по заданию преподавателя).
Рассчитать относительную и абсолютную ошибки измерений коэффициента трения.
5.Контрольные вопросы
Что такое внешнее и внутреннее трение?
Какими факторами определяется коэффициент трения скольжения и коэффициент трения качения?
Размерности коэффициента трения скольжения и качения.
Какие физические законы используются при выводе рабочей формулы?
Объясните смысл всех величин, входящих в рабочую формулу.
Литература
Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. М.: Наука, 1977, с.64-67.
Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985, с.15-17.
Петровский И.И. Механика. М.: Изд-во БГУ, 1973, с.131-142
Лабораторная работа № 9
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
В ЖИДКОСТЯХ
1. Цель и задачи работы
Изучить явление внутреннего трения в жидкостях.
Изучить закономерности течения реальной жидкости в цилиндрической трубе и движения тел в жидкости.
Определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.
Измерить объемы жидкости, вытекающие из цилиндрической трубы за единицу времени при различных разностях давлений на концах трубы, определить момент перехода от ламинарного течения жидкости к турбулентному и рассчитать соответствующее переходу число Рейнольдса.
2. Основные положения теории внутреннего трения в жидкостях
2.1. Основные определения
Жидкостями называются вещества, имеющие определённый объем, но не обладающие упругостью формы (то есть, не обладающие модулем сдвига). В отличие от твердых тел в жидкостях наблюдается ближний порядок (упорядоченное расположение соседних атомов или молекул на расстояниях порядка их нескольких межмолекулярных расстояний); дальний же порядок, присущий твердым телам (кристаллическая решетка) и вовсе отсутствует.
Временем “оседлой жизни” называется время, в течение которого молекулы жидкости сохраняют свое местоположение. По истечении данного времени, молекулы жидкости перемещаются на расстояния порядка 10-8 см. Молекулы жидкости, подобно молекулам твердых тел, совершают тепловые колебания около положений равновесия.
Текучесть – это способность молекул жидкости менять свое положение относительно других молекул. Вместе с тем, силы межмолекулярного взаимодействия достаточно велики и средние расстояния между молекулами остаются неизменными. По этой причине жидкости сохраняют свой объем.
Явление внутреннего трения (вязкости) состоит во взаимодействии соседних слоев реальной жидкости, движущихся с разными скоростями, которое приводит к появлению сил вязкости (внутреннего трения), касательных поверхности слоев. При этом, молекулы более быстрого слоя стремятся увлечь за собой молекулы более медленного, и наоборот, молекулы более медленного слоя тормозят движение более быстрого. Следовательно, силы вязкости направлены вдоль поверхности соприкасающихся слоев в сторону, противоположную их относительной скорости подобно силам трения скольжения (внешнего трения) при движении одного тела по поверхности другого. По своей природе силы трения в жидкости являются силами межмолекулярного взаимодействия, то есть, электромагнитными силами, как и силы трения между твердыми телами. Явление вязкости, таким образом, связано с передачей импульса из слоя в слой, т.е. относится к явлениям переноса. Так как молекулы жидкости основную часть времени находятся около положения равновесия, то движущаяся масса жидкости увлекает соседние слои в основном за счет сцепления (межмолекулярного взаимодействия). С ростом температуры текучесть жидкости возрастает, а вязкость падает. Это связано с тем, что при нагревании жидкость “разрыхляется” (т.е. незначительно увеличивается ее объем) и силы межмолекулярного взаимодействия ослабевают. Механизм вязкости в газе является иным, так как осуществляется из-за перехода молекул из слоя в слой. Поэтому с возрастанием температуры вязкость газов, возрастает, в отличие от жидкостей.
Ламинарным называется такое течение, когда жидкие частицы движутся вдоль устойчивых траекторий. Жидкость движется параллельными слоями. Скорости всех частиц жидкости параллельны течению. Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не размываясь по всему потоку.
Турбулентным течение становится при больших скоростях – это неустойчивое, хаотичное (вихреобразное) движение частиц жидкости.
Установившимся или стационарным называется течение, если величины и направления скоростей частиц в каждой точке движущейся жидкости не изменяются со временем.