Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa, Laboratoria z Fisica

Instrukcja i obliczenia teoretyczne do zadań

Typologia: Laboratoria

2019/2020

Załadowany 02.10.2020

Kamila_S
Kamila_S 🇵🇱

4.7

(35)

286 dokumenty

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa i więcej Laboratoria w PDF z Fisica tylko na Docsity! Katedra Fizyki SGGW Nazwisko .............................................................. Data ...................................... Nr na liście ..................................... Imię ........................................................................... Wydział ................................................... Dzień tyg. ............................................... Godzina .................................................. Ćwiczenie 413 Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa Metoda kulek z ciała stałego Ciecz: GLICERYNA Promień cylindra R = .......................... m Droga 1 ............................ ms  2 ............................ ms  Gęstość cieczy, c [kg/m 3 ] Masa n = .............. kulek, m [kg] Czas, [s] Śr. masa 1. kulki, km [kg] Objętość n kulek, V [m 3 ] Średni czas 1 ........................... st  2 ........................... st  Obj. 1 kulki, kV V n [m 3 ] Prędkość [m/s] 1 .........................u  2 .........................u  Śr. promień kulki, r [m] Wsp. lepkości [Pas] 1 ...............................  2 ...............................  Średni współczynnik lepkości, [Pas] ..............................  Teoretyczna wartość współczynnika lepkości …………….…. [Pas] dla temperatury ……….. C Katedra Fizyki SGGW Ex13 – 1 – Ćwiczenie 413. Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa Wprowadzenie Wyobraźmy sobie, że zanurzamy kulkę w cieczy i zaczynamy ją ciągnąć ze stałą prędkością. Zastanówmy się, od czego zależy opór, jaki stawia ciecz poruszającej się kulce, czyli kiedy mocniej a kiedy słabiej trzeba ją ciągnąć, aby zachować daną prędkość. Jeżeli zmienimy kulkę na większą, to opór wzrośnie. Siła oporu zależy, zatem, od promienia kulki. Jeżeli zwiększymy prędkość kulki, to opór również rośnie. Siła oporu zależy także od rodzaju cieczy, a konkretnie od jej lepkości. Im ciecz bardziej lepka tym siła oporu jest większa. Dokładnie siłę oporu Fs , działającą na sztywną kulkę poruszającą się w nieograniczonym lepkim płynie powolnym jednostajnym ruchem postępowym, określa prawo Stokesa. Mówi ono, że Fs jest wprost proporcjonalna do prędkości u kulki, jej promienia r oraz współczynnika lepkości  cieczy, a współczynnik proporcjonalności (w przypadku kulki) równy jest 6: F r us  6  . (1) Prawo Stokesa można wykorzystać do wyznaczenia współczynnika lepkości. Jeżeli kulka o promieniu r, i prędkości u natrafia na opór Fs, to z równania (1) można obliczyć wartość . Rozpatrzmy teraz spadanie kulki w cieczy. Spadająca kulka w cieczy podlega działaniu trzech sił: ciężkości Q mg , oporu lepkości sF i wyporu Fw. Początkowo siła ciężkości jest większa od sumy sił pozostałych i kulka spada ruchem przyspieszonym ze wzrastającą prędkością u. Ale w miarę wzrastania prędkości, zgodnie z prawem Stokesa, opór lepkości coraz bardziej rośnie i w pewnej chwili siła ciężkości staje się równa sumie ws FF  . Od tego momentu dalszy spadek kulki odbywa się ruchem jednostajnym. Napiszmy warunek równowagi sił, powodujący ruch jednostajny kulki: m g F Fk s w  . (2) Zgodnie z prawem Archimedesa, siła wyporu równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez zanurzone w niej ciało. Jeżeli objętość kulki wynosi Vk , a gęstość cieczy  c , to siłę wyporu jest równa w k cF V g . (3) Podstawiamy do warunku równowagi sił (2) wzory (1) i (3), 6k k cm g r u V g    , i po przekształceniach otrzymujemy wzór na współczynnik lepkości:   . 6 k k cm V g r u      (4) Równanie (4) jest słuszne jedynie w zastosowaniu do cieczy rozciągłych, tzn. znajdujących się w bardzo szerokich naczyniach. Jeżeli kulka spada w rurze cylindrycznej o promieniu R, występujący wówczas wpływ powierzchni naczynia zmniejsza prędkość spadania i do wzoru (4) należy wprowadzić czynnik korekcyjny, zależny od stosunku r/R. Skorygowany wzór, służący do wyznaczania współczynnika lepkości, ma postać następującą:   . 6 1 2,4 k k cm V g r r u R            (5) Q = m g k Fw Fs Fs F