Материал: Mekhanika_Ch1

. (7.4)

Кулька рухається прискорено. По мірі зростання швидкості збіль­шу­ється сила Стокса і настане мить, коли рівнодіюча R буде дорівню­вати нулю. Згідно з першим законом Ньютона кулька рух кульки стане рів­но­мірним. При цьому

. (7.5)

Підстановка сил P, F_А та F_о із виразів (7.1) ÷ (7.3) в (7.5) дає вираз для коефі­ціє­нта внутрішнього тертя;

. (7.6)

Швидкість рівномірного руху . Одержуємо із (7.6) робочу формулу

. (7.7)

7.3 Порядок виконання роботи (завдання 1)

1. Виміряти штангенциркулем діаметр однієї кульки 5 разів. Отри­ма­ні результати занести в таблицю 1.

2. Встановити кільце АВ (СД – нерухомо) на відстані 35 см від СД (це буде – L), кільце АВ повинно бути нижче рівня рідини на 10 см.

3. Опустити кульку в циліндр.

4. У мить проходження кульки через верхнє кільце ввімкнути секундо­мір, а при проходженні через нижнє - вимкнути.

5. Час проходження відстані L занести до таблиці 7.1.

Таблиця 7.1

(r)²=

6. Повторити виміри, вказані в пунктах 3÷5 для останніх 4 ку­льок, змі­ню­ючи кожен раз L_i – пересовуючи кільце СД на 5 см. Результати вимірю­вань занести до таблиці 7.2.

Таблиця 7.2

7. Розрахувати коефіцієнт внутрішнього тертя за (7.6), використовуючи да­ні r, L, t таблиці 7.1.

8. Побудувати графік залежності L = (t), використовуючи дані таблиці 7.2.

9. Обчислити відносну похибку  / , виходячи з (7.6). При цьому пів­ши­рину довірчого інтервалу g знайти як для табличної величини, а похиб­ку табличних значень _к та _р не враховувати, вважаючи їх сталими вели­чи­нами. Півширину довірчого інтервалу r розрахувати за формулою для 5 ви­мірів, а t та L для одиничного вимірювання. Границя ос­новної до­пустимої похибки  і похибки відліку v прийняти: для штангенцирку­ля  = 0,05 мм; v = 0,05 мм; секундоміра  = 0,2 с; v = 0,1 с; лінійки  = 1 мм; v = 0,5 мм.

10. Знайти півширину довірчого інтервалу. Результати обчислень похи­бок занести до таблиці 7.1.

Інструкцію склав доц. кафедри фізики Серпецький Б.О.

Відредагував доц. Корніч В.Г.

Затверджена на засіданні кафедри (протокол № 8 від 08.03.2001 р.)

7.4 Порядок виконання роботи (завдання 2)

1. Вибрати 5 кульок приблизно однакового розміру.

2. Виміряти штангенциркулем діаметр кожної кульки по одному разу. Результати занести в таблицю.

3. Встановити верхнє кільце АВ приблизно на 10 см нижче рівня ріди­ни, а нижнє СД на відстані L = 35 см від АВ.

4. Опустити кульку в циліндр і в момент проходження кульки через верхнє кільце увімкнути секундо­мір, а при проходженні через нижнє – вимкнути.

5. Відстань L і час проходження її кулькою t занести в таблицю 7.3.

Таблиця 7.3

6. Збільшити відстань L на 5 см, опустивши нижнє кільце СД.

7. Повторити виміри, вказані в пунктах 4÷6, для останніх 4 ку­льок, змі­ню­ючи кожний раз L. Результати вимірювань занести до таблиці.

8. Розрахувати добуток r²t. Результати занести в таблицю 7.3.

9. Побудувати графік залежності цього добутку r²t в залежності від відстані L. Робоча формула (7.7) показує, що ця залежність повинна бу­ти лінійною. Якщо експеримент дає дійсно пряму лінію, то теоретич­на формула (7.7), а отже і формула Стокса (7.3) вірні.

10. По формулі (7.7) знайти п’ять значень коефіцієнта в’язкості, та розра­хувати випадкову похибку його вимірювання як для 5-ти кратних прямих вимірів. Знайти також відносну похибку  /.

Контрольні запитання

1. Яка фізична природа сили в’язкості в рідині та яка умова її виник­нення?

2. Записати формулу Стокса для сили опору рухові кульки в рідині.

3. Яка необхідна умова для застосування методу Стокса?

4. Одержати робочу формулу для розрахунку коефіцієнта в’язкості ме­тодом Стокса.

5. В яких одиницях вимірюється коефіцієнт в’язкості?

Інструкцію склав доцент кафедри фізики Серпецький Б.О.

Відредагував, змінив і доповнив доцент кафедри фізики Манько В.К.

Затверджена на засіданні кафедри протокол № 3 від 01.12.2009 р.