I Pracownia fizyczna ćwiczenie nr 3B(mechanika i ciepło

I Pracownia fizyczna
ć
wiczenie nr 3B (mechanika i ciepło)
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI GLICERYNY
METODĄ STOKESA
I. Zagadnienia
1. Płyny idealne i rzeczywiste.
2. Dynamika płynów. Liczba Reynoldsa (Re).
3. Wzór Stokesa.
4. Metody wyznaczania współczynnika lepkości.
II. Literatura
1. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, t.1.
2. D. Halliday, R. Resnick, Fizyka, t.1.
3. A. Piekara, Mechanika ogólna.
4. T. Dryń ski, Ć wiczenia laboratoryjne z fizyki.
5. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna.
III. Wykonanie ćwiczenia
1. Za pomocą śruby mikrometrycznej zmierzyć
promienia kulki r .
ś
rednicę 2r dziesię ciu kulek. Obliczyć
2. Zważ yć kulki na wadze elektronicznej. Obliczyć
ś
rednią wartość
ś
rednią wartość masy kulki m .
3. Sprawdzić , czy pierścienie obejmują ce termostat są w jednakowej odległości od siebie. Pierwszy
pierścień powinien znajdować się co najmniej kilka centymetrów poniż ej poziomu gliceryny.
4. Wrzucić przez lejek jedną z kulek do naczynia z gliceryną i w momencie gdy kulka mija:
a) pierwszy pierścień – uruchomić obydwa stopery,
b) drugi pierścień – zatrzymać pierwszy stoper (czas t1),
c) trzeci pierścień – zatrzymać drugi stoper (czas t2).
Wartość t1 i t2 wpisać do tabeli pomiarowej. Powtórzyć pomiary dla pozostałych kulek.
5. Obliczyć
ś
rednią
wartość
nastę pnie błą d wzglę dny
czasu spadania kulek
k=
∆t
t2
t1
i
t2
oraz róż nicę
∆t = 2 ⋅ t1 − t 2 , a
⋅ 100% . Błą d ten nie powinien przekraczać 5%. Jeż eli k > 5%
należ y pierścienie przesuną ć w dół i w razie konieczności zmniejszyć odległość mię dzy nimi.
Nastę pnie powtórzyć pomiary według punktów 4, 5.
6. Zmierzyć odległość l mię dzy skrajnymi pierścieniami.
7. Obliczyć współczynnik lepkości gliceryny z zależ ności:
8.
(m −
η=
4
3
)
π r d ⋅ g ⋅ t2
1
⋅
6π r l
1 + 2,4
3
r
R
lub
Promień cylindra R = 1,78 cm
Gę stość gliceryny d = 1212 kg/m3 (czę ściowo uwodniona)
-1-
(m −
η=
4
3
)
π r d ⋅ g ⋅ t2 
r
⋅  1 −
R
6π r l

3




I Pracownia fizyczna
ć
wiczenie nr 3B (mechanika i ciepło)
Tabele pomiarowe
Tabela I
Ś rednica kulek
2r [m]
r =
n=
M=n⋅m=
m =
Tabela II
Nr kolejny kulki
t1 [s]
t2 [s]
IV. Przeprowadzić dyskusje uzyskanych wyników
– Błą d ∆r i ∆t2 obliczyć korzystają c z metod statystycznych.
– Błą d ∆η obliczyć metodą róż niczki zupełnej.
– Oszacować błą d ∆l uwzglę dniają c dokładności stosowanego przymiaru i grubość pierścienia.
– W pomiarach czasu uwzglę dnić błą d zwią zany z czasem reakcji eksperymentatora.
– Sprawdzić czy ruch był ruchem jednostajnym (obliczyć v1 i v2) i laminarnym (Re < 1160).
W naszym przypadku Re = d ⋅ v ⋅ r ⋅η −1 .
– Uwzglę dnić wpływ temperatury i higroskopijności gliceryny na uzyskana wartość η.
-2-