Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом падающего шарика (метод Стокса): Методические указания к лабораторной работе № 14, страница 3

Лабораторная установка (рис. 3) состоит из основания (1), на котором закреплен прозрачный стеклянный сосуд (2), двух стоек-направляющих (3), по которым перемещается электромагнит (4), имеющий сердечник (5), выдвинутый за пределы катушки.

Для измерения расстояния, пройденного шариком, применяется катетометр. Перед началом работы необходимо ознакомиться с его устройством (инструкция прилагается). Пользуясь установочными винтами, наблюдая за пузырьком круглого уровня выставить колонку катетометра по вертикали. Навести трубу катетометра на объект (ферритовый стержень магнита).

4. Ход работы

При использовании стальных шариков.

1.  Включить источник питания. При этом напряжение будет подано на электромагнит.

2.  Поднять электромагнит вверх по направляющим. Положить шарик в пластмассовую или алюминиевую ложечку и поднести ее к ферритовому стержню-сердечнику электромагнита, добившись прилипания шарика к сердечнику.

3.  Наведя трубу катетометра на шарик определить его диаметр.

4.  Осторожно опустить электромагнит вниз, так чтобы шарик оказался ниже уровня жидкости в цилиндре.

5.  Опустить каретку катетометра вниз и подвести визирную линию трубы катетометра под нижнюю точку шарика. Сделать отсчет положения  визира.

6.  Опустив каретку катетометра возможно ниже (на 40-50 см) закрепить ее и сделать новый отсчет . Разность двух отсчетов  позволяет определить пройденное расстояние.

7.  Взять в руки пульт управления и, смотря в трубу катетометра, нажать на кнопку пульта управления (и не отпускать!). В этом случае напряжение с источника питания будет снято, шарик должен начать падать, а время его движения фиксируется электросекундомером. Отпустить кнопку в тот момент, когда шарик пройдет через визирную линию трубы катетометра! Записать показания электросекундомера.

8.  Поднять вверх электромагнит, дать стечь жидкости с кончика сердечника (осушить его) и повторить пп. 2-8 с другим шариком. Проделать 5-6 измерений. Данные занести в таблицу 1.

9.   

Таблица 1.

№ п/п
1
2

9.  Вычислить по формуле (10) значения коэффициента вязкости.

            Если шарики не стальные, то ход работы несколько изменяется. В этом случае под ферритовым стержнем устанавливается воронка, через которую будут опускаться шарики.

1.  Взвесить каждый из шариков (в случае их неоднородности или разного диаметра).

2.  При помощи микрометра измерить диаметры каждого шарика.

3.  Опустить воронку вниз, так чтобы ее кончик оказался ниже уровня жидкости в трубе.

4.  При помощи катетометра зафиксировать положение нижнего края воронки .

5.  Опустить каретку катетометра вниз на 40 - 50 см и снять отсчет . Вычислить путь .

6.  Взять шарик пинцетом, аккуратно опустить его в воронку и в тот момент, когда он выйдет из кончика воронки, нажать на кнопку пускового устройства электросекундомера.

7.  Отпустить кнопку в момент прохождения шарика визирной линии и снять показания с электросекундомера.

8.  Данные занести в таблицу 2 и вычислить коэффициент вязкости.

Таблица 2

№ п/п
1
2

            Подсчитать случайную погрешность измерений, заполнив таблицу 3. Систематическими ошибками в данной работе можно пренебречь из-за их малости по сравнению со случайными.

Таблица 3.

№ п/п				при
1
2
3

Контрольные вопросы

1.  В чем суть явлений (или процессов) переноса?

2.  Виды процессов переноса.

3.  Каковы особенности жидкого состояния вещества?

4.  Расскажите о механизме движения молекул в жидкости.

5.  Что такое вязкость?

6.  Какая макроскопическая величина переносится при внутреннем трении?

7.  Каким уравнением описывается этот процесс?

8.  Как из уравнения переноса найти выражение для силы внутреннего трения?

9.  Динамическая вязкость и ее физический смысл.

10. От чего зависит динамический коэффициент вязкости?

11. Падение тела в вязкой среде. Идея определения вязкости по Стоксу (вывод формулы динамического коэффициента вязкости).