Документ: МЭИ(ТУ) Физика, страницы 670-674 | База студенческих работ

Испытуемая жидкость заполняет стеклянный плоскодонный цилиндр. Цилиндр прикрыт пробкой с осевым отверстием, сквозь которое шарик попадает в испытуемую жидкость. Диаметр шарика предварительно измеряется с помощью микроскопа.

Микроскоп имеет окулярный микрометр, цена деления которого указана на приборе. На установке имеется линейка, по которой могут перемещаться указатели В – верхний и Н – нижний. С помощью указателей В и Н измеряется расстояние l, проходимое шариком при равномерном движении шарика с установившейся скоростью. Время падения шарика τ между указателями В и Н измеряется секундомером. Скорость движения шарика вычисляется по формуле

v0 = τl .

На установке смонтированы два цилиндра с различными жидкостями. Выбор жидкости для исследования – по указанию преподавателя.

2. Порядок выполнения работы

1.Записать температуру опыта по термометру, имеющемуся в лаборатории.

2.Записать данные установки (ρ и ρ1).

3.Измерить диаметры шариков под микроскопом. Измерение для каждого шарика произвести не менее трех раз. Данные занести в табл. 1. Для расчетов по формуле (4) воспользоваться средним значением радиуса шарика r .

4.Установить указатели В и Н на расстоянии l = 30 см друг от друга, при этом верхний указатель В должен быть ниже уровня жидкости в цилиндре не менее чем на

5 см.

5.Включить установку. При этом должна загореться подсветка.

6.Проверить, находится ли стрелка секундомера на нуле.

7.Опустить шарик в цилиндр с испытуемой жидкостью.

8.Включить секундомер в момент прохождения шариком верхнего указателя В.

9.Выключить секундомер в момент прохождения шариком нижнего указателя Н. Записать значение τ и вновь установить стрелку секундомера на нуль.

10.Повторить пп. 7-9 для каждого шарика и записать l и τ в табл. 2. По согласованию с преподавателем расстояние l в этих опытах можно изменять с помощью указателя В и Н.

3. Обработка результатов измерений

Условия проведения опыта

Температура опыта t = …±…, T = …±…

Данные установки

Плотность материала шарика ρ =…±…

Плотность жидкости ρ1 = …±… (см. приложение)

1. ИЗМЕРЕНИЕ РАДИУСА ШАРИКА ПОД МИКРОСКОПОМ

Таблица 1

№

d

r

d

r

d

r

∆

2

1

2

3

r

ri

шарика

i

1

2

3

4

5

Находим среднее значение r:

3

r =

∑ri

.

i=1

3

Для одной из серии из трёх измерений находим ∆rсл:

3

∆dсл

= 4,3

∑∆di2

; ∆dинс = ...;

i=1

3 2

∆rинс = ∆d2инс =K, r = r ± ∆r , Р = 0,95.

2. ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ

Таблица 2

№ п/п	1	2	3	4	5

l, см

τ, с

v0j

ηj

∆lинс = ∆τинс = ∆τсл =

3. Рассчитать коэффициент внутреннего трения жидкости по данным пяти опытов:

					5
		2			∑η j
	2 r	2	( ρ − ρ1 )g		∑η j
					j=1
ηj =				; η =	j=1	.
ηj =	9		v0 j	; η =	5	.
	9		v0 j		5

Для того чтобы можно было пренебречь погрешностью величины g, следует в расчетах использовать значение g = 9,8156 м/с2.

4. Рассчитать абсолютную погрешность ∆η для одной из серий измерений из формулы

∆ηj

2

∆r 2

(∆ρ)2 + (∆ρ )2

∆v

2

= 4

+

1

+

v

0

,

η

( ρ − ρ )2

j

r

0

1

где

2

∆l

2

∆τ

2

∆v0

=

v0

+

.

l

τ

5.Окончательный результат измерений записать в форме

η=η ± ∆η , t = ..., Т = ...

6.Убедиться в справедливости применения формулы Стокса (1) проверкой соотношения v0rρ1/η << 1. Сделать вывод о корректности проведения эксперимента.

Контрольные вопросы

1.Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости?

2.При каких условиях движение шарика в жидкости является установившимся?

3.Сформулировать закон Ньютона для внутреннего трения.

4.Дать определение коэффициента внутреннего трения (вязкости).

5.Как зависит коэффициент внутреннего трения жидкости от температуры?

6.Написать формулу, используемую в данной работе для расчета коэффициента внутреннего трения.

7.В каких единицах измеряется коэффициент внутреннего трения?

8.Почему внутреннее трение относится к явлениям переноса?

9.Какова природа сил внутреннего трения в газах и жидкостях?

Приложение
				Вазелиновое масло
t, °C	Касторовое масло			Вазелиновое масло

	ρ, кг	η,	кг	ρ, кг	η,	кг
	ρ, кг	η,	м с	ρ, кг	η,	м с
	м3		м с	м3		м с
15	962,7	1,940		882,1	4,05 10-3
16	962,0	1,780		881,5	3,78 10-3
17	961,4	1,640		880,8	3,57 10-3
18	960,7	1,520		880,1	3,55 10-3
19	960,0	1,400		879,5	3,16 10-3
20	959,4	1,300		878,8	3,00 10-3
21	958,7	1,210		878,0	2,83 10-3
22	958,0	1,120		877,4	2,68 10-3
23	957,4	1,040		876,7	2,53 10-3
24	956,7	0,960		876,0	2,39 10-3
25	956,0	0,880		875,4	2,25 10-3

Лабораторная работа № 18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ОБОРОТНОГО МАЯТНИКОВ

Цель работы: изучение колебательного движения математического и оборотного маятников и измерение ускорения силы тяжести.

1. Описание установки и метода измерений

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Основание 1 оснащено регулируемыми ножками 2, которые позволяют произвести выравнивание прибора. В основании закреплена колонка 3, на которой зафиксирован верхний кронштейн 4 и нижний кронштейн 5 с фотоэлектрическим датчиком 6.

После отвинчивания ворота 11 верхний кронштейн 4 можно поворачивать вокруг колонки. Закрепление ворота 11 фиксирует кронштейн в любом произвольно выбранном положении. С одной стороны кронштейна 4 находится математический маятник 7, с другой – на вмонтированных вкладышах – оборотный маятник 8.

Длину математического маятника можно регулировать Рис. 1 при помощи ворота 9, а ее величину можно измерить при помощи шкалы на колонке 3.

Оборотный маятник выполнен в виде стального стержня, на котором закреплены два груза 13 и две повернутых друг к другу опорных призмы 12 – подвижная и неподвижная (рис. 2).

На стержне через каждые 10 мм выполнены кольцевые нарезки, служащие для определения длины оборотного маятника (расстояния между ножами). Призмы можно перемещать вдоль оси стержня и фиксировать в любом положении.

Нижний кронштейн 5 вместе с фотоэлектрическим датчиком можно перемещать вдоль колонки и фиксировать в произвольно избранном положении.

Материал: МЭИ(ТУ) Физика

Смотрите также: