Порядок виконання роботи (завдання 2)

1. Вибрати 5 кульок приблизно однакового розміру.

2. Виміряти штангенциркулем діаметр кожної кульки по одному разу. Результати занести в таблицю.

3. Встановити верхнє кільце АВ приблизно на 10 см нижче рівня ріди­ни, а нижнє СД на відстані L = 35 см від АВ.

4. Опустити кульку в циліндр і в момент проходження кульки через верхнє кільце увімкнути секундо­мір, а при проходженні через нижнє – вимкнути.

5. Відстань L і час проходження її кулькою t занести в таблицю 7.3.

Таблиця 7.3

№	r, мм	L, см	t, c	r2·t, мм2·с	hі Па×с	Dhі Па×с	[∆ηi]2 Па2×с2
							Σ[∆ηi]2

6. Збільшити відстань L на 5 см, опустивши нижнє кільце СД.

7. Повторити виміри, вказані в пунктах 4÷6, для останніх 4 ку­льок, змі­ню­ючи кожний раз L. Результати вимірювань занести до таблиці.

8. Розрахувати добуток r²×t. Результати занести в таблицю 7.3.

9. Побудувати графік залежності цього добутку r²×t в залежності від відстані L. Робоча формула (7.7) показує, що ця залежність повинна бу­ти лінійною. Якщо експеримент дає дійсно пряму лінію, то теоретич­на формула (7.7), а отже і формула Стокса (7.3) вірні.

10. По формулі (7.7) знайти п’ять значень коефіцієнта в’язкості, та розра­хувати випадкову похибку його вимірювання як для 5-ти кратних прямих вимірів. Знайти також відносну похибку Dh /h.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Яка фізична природа сили в’язкості в рідині та яка умова її виник­нення?

2. Записати формулу Стокса для сили опору рухові кульки в рідині.

3. Яка необхідна умова для застосування методу Стокса?

4. Одержати робочу формулу для розрахунку коефіцієнта в’язкості ме­тодом Стокса.

5. В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?

Список літератури

1. Савельев И.В. Курс физики. -VI.: Наука. 1989. - Т. І.

2. Трофимова Т.Н. Курс физики. -М.: Высш. шк., 1990.

3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука. 1985.

Інструкцію склав доцент кафедри фізики Серпецький Б.О.

Відредагував, змінив і доповнив доцент кафедри фізики Манько В.К.

Затверджена на засіданні кафедри протокол № 3 від 01.12.2009 р.

8 Laboratory work № 3. MEASURING THE COEFFICIENT of internal friction BY STOCKS’ METHOD

The aim: to determine the internal friction coefficient of a liquid.

Equipment: a glass cylinder filled of oil, with a scale and two sliding rings AB and CD; metal balls; a vernier caliper; a stopwatch.

Theory

For a body falling in a liquid, the equation of motion is

. (8.1)

Here, is weight, is Archimedes’ force and is the force of viscous friction. Stocks established a resistance force experienced by a ball, which moves with low speed in a viscous medium. This force is

, (8.2)

where is the coefficient of viscous friction, is the radius of the ball, is the speed of motion. Criterion of “smallness” for the speed may be written as follows:

, (8.3)

where is the Reynolds number, is the density of the medium.

Projecting the forces onto z-axis pointed out vertically from the surface of the liquid, we obtain

, (8.4)

where = 7800 kg/m³ is density of the ball, = 960 kg/m³ is density of the liquid. Just after the ball has dipped into the liquid, it moves with acceleration, . The force of viscous friction increases until the moment of the force equilibrium

. (8.5)

From this moment, the ball falls with constant speed. Assuming in (8.4), we obtain

. . (8.6)