Порядок виконання роботи:

Завдання 1.

1. Ознайомитися з установкою. Виміряйте штангенциркулем зовнішний діаметр кільця D і його товщину b.

2. Налийте в чашку Петрі досліджувану рідину (воду) і поставте на предметний столик під кільце. Обертаючи ручку, підніміть столик до дотику кільця з рідиною, потім повільно опускайте столик і по верхньому зрізу кільця помітьте на шкалі його положення в момент відриву його від рідини.

3. Знявши фільтрувальним папером краплі, що прилипли до кільця, навантажте чашку кільця різновагами, домагаючись того ж положення, що і в момент відриву кільця від рідини.

4. За (5) обчисліть коефіцієнт поверхневого натягу.

5. Виконайте дії за пунктами 2-4 ще двічі.

Результати вимірювань і розрахунків подати в таблиці; знайти довірчий інтервал визначення коефіцієнту поверхневого натягу для надійності 0,7:

№	D	b	F	α	Δα
1 2 3
Середні значення

Завдання 2.

Додайте в дистильовану воду поверхнево активну речовину (етиловий спирт або розчин мила) і проробіть те, що вказано в завданні 1, та заповніть табл.2 аналогічно табл.1.

Дайте відповідь на запитання:

1. Від яких факторів залежить коефіцієнт поверхневого натягу?

2. Чому поверхнево активні речовини зменшують коефіцієнт поверхневого натягу?

3. Чому коефіцієнт поверхневого натягу зменшується з підвищенням температури?

4. Чи існують умови, при яких зникає поверхневий натяг?

Лабораторна робота № 21.

Дослідження в’язкості рідини методом Стокса.

Прилади і приладдя: скляний циліндр на підставці з досліджуваною рідиною,

мікрометр, дрібні кульки, пінцет, секундомір.

Мета роботи: засвоїти один із методів дослідження руху тіл у в’язкому середовищі.

Коротка теорія та метод вимірювань

Будь-яка рідина спричинює опір відносному переміщенню її шарів. Цю властивість, зумовлену зчепленням молекул рідини між собою, називають в’язістю, або внутрішнім тертям.

Силу внутрішнього тертя визначає закон Ньютона:

F = , (1)

де - коефіцієнт в’язкості; S - площа шарів, що труться; - градієнт швидкості, тобто зміна швидкості v на одиницю довжини в напрямку найбільш швидкої зміни (вздовж нормалі до шарів що труться). З (1) можна впевнитися, що в системі коефіцієнт в’язкості вимірюється в кг/(м с).

В роботі для визначення коефіціента в’язкості застосовується метод падаючої кульки, запропонований Стоксом. Він грунтується на вимірюванні швидкості опускання важкої кульки. Стокс знайшов співвідношення, яке описує силу тертя, що його зазнає сферичне тіло при русі у в’язкому середовищі:

F = 6 , (2)

де: R - радіус кульки, v - швидкість її руху.

Якщо важка кулька падає у в’язкій рідині , то поза силою тертя ( 2 ) на неї діє сила тяжіння P і виштовхувальна архімедівська сила F_A, що дорівнює вазі рідини, витісненої кулькою. Якщо радіус кульки R, густина матеріалу кульки і рідини відповідно ρ₁ і ρ₂ , то вага кульки і сила Архімеда можуть бути подані як

P = 4 / 3 π R³ ρ₁ g ; F_A = 4 / 3 π R³ ρ₂ g (3)

На початку руху кулька рухається рівноприскорено під дією сили F^/ = P - F_A, але внаслідок зростання швидкості кульки зростає і сила внутрішнього тертя, спрямована проти швидкості руху. Це приводить до того, що результуюча сила стає рівною нулю:

F^/ = P - F_A - F = 0 , (4)

де F - сила внутрішнього тертя (2). Встановлюється стала швидкість руху кульки, яку можна виміряти.

Підставляючи в (4) значення сил, одержуємо:

6 = 4 / 3 π R³ ( ρ₁ – ρ₂ ) g (5)

Звідси з’являється розрахункова формула для визначенння коефіцієнта в’язкості рідини:

η = ( ρ₁ – ρ₂ ) (6)