Файл: Ольвовская М.Б. Основы механики и строения вещества учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 56

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Таблица 2

Номер

измерений

1

2

3

4

5

6

Сред­ нее:

— - " ‘4

Радиус цилиі;д- Л опер У* изае-

рений

г й %

___________

■

-

Расстояние по

Момент инерции

г

оси

Xцилиндра

L__ — —-

______________

5 . Измерить шлейкой расстояние от точки подвеса цилинд­

ра до оон вращения.

»

6 . Вычислить монент инерции дополнительных цилиндров отнооителі іо заданной оси.

7 . Вычислить иоиент инерции теиа относительно оон враще­ ния в системе СГС и СИ и погрешности результатов.

ІУ . Содержание отчета Отчет должен включать:

1 . Краткое теоретическое обоснование работы.

. 2 . Запись наблюдений и измерений, сведенных в табл. I и

2

3 . Вычисление момента инерции и погрешности результата.

4 . Окончательный результат в сиотема СИ.

У» Контрольные вопросы

I . В чем отличие крутильных колебаний от колебаний

58

физического маятника?

2 . Сформулируйте теорему Штейнера и найдите применяя эту теорему.

3 . Что такое модуль кручения?

Л и т е р а т у р а

Фриш С .Э ., Тиморева А .В .. "Курс облей физика", т . І

Путилов К .А .. "Курс физики", т . І .

Р а б о т а № 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФОИДИША ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ (ВЯЗКОСТИ) ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА

Приборы и материалы; стеклянный цилиндр с двумя горизон­ тальными метками, наполненный исследуемой жидкостью, секундомер, масштабная линейка, микрометр, шарики.

I . Теоретическая часть

Между двумя” слоями жидкости, движущимися о различной окоростью, возникают силы внутреннего трения.

 

Происходит

это

от того,

что на сдой,

движущийся быот-

рее

(скорость

 

v + c t W

F) ,

действует со

отороны оооедиего

9

)

сила

сдоя

(скорость

 

 

, еаиедхяющая

его движение, и

на олой, движущийоя медленнее, действует вида, покоряющая

его движение.

 

F

пропорционадь-а влоиади

Сида внутреннего трения

 

соприкосновения слое»

£ ,

градиенту скорости

(и*^9

 

менению скоросіи

i f

на

единицу длины в направлении, пер­

пендикулярном

СКОРОСТИ),

Т.0,

 

 

(I)

где

^

-

коэффициент пропорциональности, называемый

 

 

 

коэффициентом внутреннего трения или вязкос­

 

 

 

тью жидкости.

 

 

равен той силе, которая

Численно коэффициент

вязкости

действует

на

единицу

площади

ö S

 

= і , когда на единицу

длины,

взятой перпендикулярно

к вектору скорости слоев,

окорость

меняется

на

единицу

~ ~

=

{

За единицу вязкости в системе СГС принята вязкость

такой жидкости, в которой

при градиенте окорости, равном

I ом/сек.см =

I сек "*, на

каждый квадратный оаитимеТр пло­

щади соприкосновения

слоев действует сила, равная I дине .

Эта единица вязкости называется пуазом (по имени французского ученого Пуѳзейля).

За единицу вязкости в системе СИ принята вязкость та­ кой жидкости, в которой при градиенте скорооти, равном

I м/сек.м= I сек- * , на каждый квадратный метр площади слоев действует сила, равная I ньютону.

Коэффициент внутреннего трения жидкости о большой вяз­ костью можно определить методом падающего шарика. Этот ме­ тод был предложен Стокоом.

Опустив в вязкую жидкость твердый шарик малых; разме­ ров, можно наблюдать, что вначале шарик падает в жидкости ускоренно, однако, через некоторое время пооле начала па­ дения движение оарика станет равномерным.

Это означает, что сумма всех онл, действующих на ша­ рик, равна нулю и шарик движется с постоянной скороотью по инерции.

до На твердый шарик, падающий в вязкой жидкости, дѳйотву-

us

три силы:

 

 

 

I)

sea

шарика

 

(2)

где

£

 

■

P = f - X z 3c/^ ,

 

радиус шарика,

 

 

 

Oit

-

длотиооть материала шарика,

 

 

^ $

 

 

 

*

 

-

ускорение силы хяиеоти;

 

 

2} оиль подъемная (закон Архимеда),»равная веоу выхео-

аенной шариком жидкости.' Эха

оила направлена вверх.

где

oL -

 

Р*=

S

 

 

плотность испытуемой жидкости;

 

 

3)

4

 

 

обусловленная

сидами внутрен­

 

сила оопроіиаления,

него трения жидкости. Она направлена вверх, противоположно скорости движения шарика. /

Подчеркнем, что здеов играет ролъ ве трение шарика о жидкооть, а трение отдельных слоев жидкоохи друг о друга, ибо при полном омачивании слой жидкоохи, непосредственно прилегающий к твердому телу, прилипает к его поверхности и движется со овороотьш шарика; следующие алой увлекаются телом о меньшей скоростью. Поэтому между опоями жидкоохи возникает оила трения.

Стоко показал, что волы шарик падает в жидкоохи, про­ стирающейся безгранично по воем направлениям, не вызывая завихрений (доотигаеюя при малой окорооти падения и малых размерах шарика), то оила сопротивления трения равна

где ^ -

Р = » ( S T t jir Z ,

(4)

коэффициент вязкоохи

жидкоохи,

у-

-

окорость движения шарика,

 

В начале движения равнодействующая трех ом» F , P j щ направлена вниз - (тело движется ускоренно). С воз­

растанием окорооти движения увеличивается сиха т р ав м ,

61

поэтому наступает момент, когда равнодействующая всех сил станет равна нута. С этого момента шарик будет двигаться равномерно. Следовательно, при равномерном падении шарика имеем:

где V, - скорость разномерного падения.

Откуда коэффициент внутреннего трения жидкости равен

где ^ - диаметр шарика.

Целью данной работы является определение коэффициента внутреннего трения жидкости описанным .-методом. Как видно из формулы ( I ) , для этого нужно опытным путем определить: диаметр шарика, плотность материала шарика и жидкоото и скорость'равнонерного падения. <

И, Описание аппаратуры и метода измерений

Для определения коэффициента вязкости методом падаю­ щего шарика используется стеклянный цилиндр о двумя метками, расположенными на расстоянии € друг от друга.

Верхняя метка находится

на 5-8 см ниже уровня жидкости,

В крышке цилиндра имеются два отверстия:

боковое для термо­

метра и отверстие в центре -

для шарика.

 

Для определения скорости шарика ѵс определяют (рас­ стояние € масштабной линейкой и время падения секундомером.

Диаметры шариков определяют микрометром.

Плотность шарика известна: 11,4 3/см3.

Плотность жидкости определяется при помоши ареометра.

6 2

Ш. ІІорндок выполнения раооты

1. При поыоши ыикронеѵр’а опредоди».т диаметр 3-4-х ша­ риков, Диаметр каждого измеряют не ыоиее пяти раз по различ­ ным направлениям. данные записываются в sadл . I .

2. Измеряют время падешш каждого шарика между двумя нашими. Дли этого фиксируют глаз на парной метко. Бросают шарик, и в цемент его прохождения через верхнюю метку вклю­ чают секундомер, Ватем ’фиксируют глаз на' нижней метке и в ыоыент прохождения шарика через нее выключают секундомер.

Результат запиоивают в табл. 2 с точностью до 0,2 сек.

3. Масштабной линойкоіі о точностію до I мм измеряют расстояние между метками tf .

4. Определяют температуру жидкости t

5. Определяю'! плотность жидкости при поасци ареометра. После рао'сты ареометр необходимо сразу же винить.

6 . Вычисляют коэффициент вязкости в системе СГС и СИ.

7 . Определяют погрешности измерений

8. Записывают результат измерения в системе СИ. При этом обязательно указывают температуру жидкости.

Измерение диаметра шариков

 

 

Таблица I

Нонер

Шарик н°

I

Шарик ;і' 2 . j Шарик !н 3

Шарик 16 Д

изие-

1%

&%

1 %

\&%

%

 

5)ѵ

рений

 

 

 

 

 

 

а

I

 

 

 

1

\

 

 

 

2

 

 

 

J1

 

 

 

3

 

 

 

!і

1

!

 

 

k

 

 

 

I

 

 

5

 

 

 

 

 

 

К —--- f-

1

 

!

!

 

 

 

--------- і-------- 1--------- ;--------

 

Среднее,

I

 

і

 

 

а.

 

значение ____

........... j

 

 

 

 

*3

£

Номера

здний

Время

шарика

,,ламетр

движения

 

шарика

между мет­

 

 

ками

Таблица 2

•Скорость •Коэффидвижения циѳнт шара вяекооти *2

«

I 2 3

А

Среднее

значение

ІУ , Содержание отчета

Отчет о работе должен включать: t

1 . Теоретическое обоонованиѳ работы.

и 2. 2 . Запись наблюдений и измерений, сведенных в табл. I

3 . Вычисление коэффициента вязкости в пуазах и н.оек/в2.

4 . Вычисление погрешности результата.

5 . Окончательный результат.

У . Контрольные вопросы

I» В каких единицах измеряется вязкооть?

2 . Почему, начиная о некоторого момента времени, шарик движетоя равномерно?

3 . Как изменяется скорость движения шарика о увеличе­ нием éro диаметра?

Л и т е р а тур а :

Фриш С .Э ., Тиморёва А .В .. "Курс общей физики", т . І . Путилов К .А . "Курс физики", т . І .

№

Р а б о т а В . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ВОВДУХА

Приборы и катернаго;: колба о зажиноы на нодотавке, технические зеоы о раз.овеоамш до 0,01г териоиетр, алектроплнтка.

I . Теоретическая чаоіь

Целью данной работы является определение плотнооти воздухг. Для определения плотнооти нужно знать массу веще­

ства

и объом,

занимаемый данной ыаосой.

 

 

Следовательно,

задача оводитсн к опытному определенна

наосы

воздуха

П

,

заполняющего некоторый объем

, Так

 

как плотность газов в сильной степени ваянии* от величины^

давления и темпера *уры, нужно определять плотнооть

воадуха

при юрмальньк уоловиях

(при

t "

« 0°С н

 

р

» 760

мм H j),

Иа уравнения оостоянии идеальных гаэов имеем;

 

 

где

объем, который

займет данная масоа

газа

 

п?ш

Ѵ£ -

 

 

нормальных уоловиях (Т0 - 273°

я

рл *

760 мм

Определяем

рт.отолба).

 

 

 

 

 

 

 

( D

 

V .

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда плотнооть при нормальных уоловиях равна

 

 

%

_ п г

щ

:

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

65

Смотрите также файлы