IЭ=IЭ СР ±sI кг×м2
IТ = кг×м2
ВНИМАНИЕ:
1. Включать в сеть измерительный блок L-микро можно только после его подключения к разъему последовательного порта компьютера.
2. Перед проведением опыта проверьте целостность нитей подвеса маятника. Не допускайте ударов маятника по корпусу оптодатчика. Для этого необходимо руками останавливать его движение после первого или второго подъема вверх.
Контрольные вопросы
1. Какое свойство тела выражает момент инерции и как он вычисляется для материальной точки и системы материальных точек? В каких единицах он измеряется в СИ?
2. Сформулируйте закон сохранения энергии. Каким образом этот закон применяется в данной работе?
3. Объясните, каким образом в настоящей работе вычисляются ошибки измерений.
5. Выведите формулу (7) для определения момента инерции маятника Максвелла.
4. Выведите формулу (9) для расчёта среднеквадратичной ошибки.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. – М.: Наука, 1987. – Т.1, 432 с.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000.
|
|
РАБОТА № 7-П
ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА
Цель работы: экспериментальное определение коэффициента вязкости (коэффициента внутреннего трения) жидкости по методу Стокса.
Приборы и принадлежности: стеклянный цилиндрический сосуд с вязкой жидкостью (с глицерином, касторовым или вазелиновым маслом); подставка; стальной шарик; электромагнит; оптодатчики - 2 шт.; измерительный блок L-микро; блок питания.
Введение
Вязкость (внутреннее трение)–свойство текучих тел (жидкостей и газов)оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Она оказывает существенное влияние на протекание многих процессов и ее необходимо учитывать при решении практических задач в различных областях науки и техники: гидро-, аэродинамике, гидравлике, механике трущихся поверхностей (рельс – колесо) и т. д.
В равновесном состоянии различные слои жидкости (газа)
покоятся друг относительно друга. При их относительном движении возникают
факторы, стремящиеся уменьшить относительную скорость, то есть возникают силы
торможения или проявляется вязкость. Механизм этих сил сводится к обмену
импульсом упорядоченного движения между различными слоями, то есть, к переносу
импульса упорядоченного движения. Поэтому возникновение сил трения в газах и
жидкостях обусловлено процессом переноса, а именно процессом
переноса импульса упорядоченного движения молекул.
|
движется с постоянной
скоростью, пластина А неподвижна. Слой жидкости, ближайший к пластине
В, как бы «прилипает» к ней и движется с той же скоростью, а
слой, непосредственно прилегающий к пластине А, – неподвижен. Мысленно
разобьем жидкость на плоско-параллельные слои, перемещающиеся с различными скоростями.
На рис. 1 показана зависимость скорости слоя u(z)
от расстояния z до пластины А. Рассечем мысленно жидкость,
заключенную между пластинами А и В, на две части
площадкой S, параллельной пластинам. Молекулы, находящиеся справа
от S, обладают большей скоростью, а, следовательно, и
большим импульсом, чем слева. Переходя из пространства BS в AS,
молекулы передают часть своего упорядоченного импульса молекулам, с которыми
они сталкиваются в левой части (AS). Аналогично, более медленные
молекулы, попадая из левой части (АS) в правую, при столкновении
отнимают часть упорядоченного импульса у молекул, расположенных в правой части
(BS). В результате жидкость в правой части испытывает как бы
тормозящую силу, направленную против скорости u. Таким образом можно объяснить возникновение сил
внутреннего трения.
Для пояснения этого факта некоторые авторы проводят следующую аналогию. Две железнодорожные платформы движутся по параллельным рельсам с различными скоростями. Грузчики, находящиеся на платформах, перебрасывают мешки с песком со своей платформы на соседнюю. Ясно, что в результате этого быстрее движущаяся платформа будет тормозиться, а медленнее движущаяся - ускоряться.
Основной закон вязкого трения был установлен И. Ньютоном:
,
(1)
где F – тангенциальная сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости друг относительно друга,
|
– градиент скорости течения
(быстрота изменения скорости от слоя к слою),
h – коэффициент вязкости (внутреннего трения) жидкости.
Согласно формуле (1), h – коэффициент вязкости жидкости численно равен тангенциальной силе, приходящейся на единицу площади, необходимой для поддержания разности скоростей равной единице, между двумя параллельными слоями жидкости, расстояние между которыми равно единице. В СИ h измеряется в Па×с.
В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре T коэффициент вязкости – постоянная величина, независящая от градиента скорости. Коэффициент вязкости имеет различные значения для различных жидкостей. Так, например, коэффициент вязкости глицерина (при температуре t = 20°C) почти в 1,5 тыс. раз больше, чем у воды. Для данной жидкости коэффициент h зависит от параметров, характеризующих ее внутреннее состояние, и в первую очередь от температуры, понижаясь с ростом Т. Так, вязкость воды при изменении температуры от 0°C до 100°C уменьшается от 1,8×10-3 до 2,8×10-4 Па×с. Особенно сильно зависит от температуры вязкость масел; так, например, вязкость касторового масла при повышении температуры от 18°С до 40°С падает почти в четыре раза.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.