4. Порядок выполнения работы
Определить с помощью микрометра или штангенциркуля диаметр шарика. Найденное значение D записать в таблицу результатов измерений. Измерить линейкой расстояние l между метками на сосуде. Записать значение l в табл. 1. Значение плотностей жидкостей ρ1 определяемое по показанию ареометра, и материала шарика ρ, сообщенное преподавателем, тоже помещаем в табл. 1.
Таблица 1 (все приведенные зависимости следует снабдить их размерностями в соответствии с системой СИ).
D = l = ρ1 = ρ = |
|||||
Опыт |
tn, |
η, |
η, |
∆η2, |
2.4, |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
3 |
|
|
|
||
Опустить шарик в жидкость и с помощью секундомера определить время tn, за которое равномерно падающий шарик проходит расстояние l между метками. Повторить указанные измерения ещё несколько раз, используя данные преподавателем шарики. Используя полученные значения l, D, tn, а также значения разности плотностей ρ – ρ1, по формуле (11) вычислить для каждого шарика в отдельности значение коэффициента вязкости .
Вычислить абсолютную погрешность среднего арифметического, рассматривая значения ηi как результаты многократных прямых измерений, и записать результат в виде η 2.4, где среднеквадратическое отклонение вычисляется по ранее приведенному выражению.
Сделать выводы по работе (сравнить полученный результат с табличным значением, проанализировать ошибки измерений, указать пути повышения точности измерений и т.п.). Оформить отчет и сдать его преподавателю для проверки.
5. Контрольные вопросы
1. Что называется вязкостью?
2. В чем различие механизма вязкости в жидкости и газе?
3. Каков физический смысл коэффициента вязкости?
4. В каких единицах измеряется коэффициент вязкости?
5. Как изменяется с температурой коэффициент вязкости?
6. В чем сущность метода Стокcа?
7. Как выводится расчетная формула для вычисления коэффициента вязкости по методу Стокcа?
8. Как определить скорость падения шарика?
9. Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости?
10. Как определяется плотность жидкости и материала шарика?
11. Как объясняется явление внутреннего трения в жидкости и газах с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
12. Каков физический смысл коэффициента внутреннего трения? От чего зависит его величина?
13. Какие силы действуют на шарик, падающий в вязкой среде? Укажите направление действия этих сил.
14. Почему движение шарика в вязкой среде быстро становится равномерным?
15. Имеет ли значение форма шарика и его материал при измерении коэффициента вязкости жидкостей?
a Еще совсем недавно считалось, что между терминами «вязкость» и «внутреннее трение» нет различия. Сейчас эти свойства различаются: внутренним трением называют потери энергии в веществе при его знакопеременном возбуждении (обычно синусоидальном), при котором энергия возбуждения необратимо превращается в тепло. Таким образом, если вязкость определяет способность вещества к пластической деформации, то внутреннее трение характеризует степень вещества рассеивать упругую энергию, т.е. степень неупругости, вязкопластичности.