Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
1.Ponyatie despre vâscozitate
Materialul rezultat din mișcarea aleatorie a moleculelor și ciocnirile apar între acestea continuă schimbare a vitezei și energia lor. Dacă substanța există neuniformitatea spațială a densității, temperaturii sau viteza mișcării ordonate a straturilor de material individuale, atunci mișcarea dezordonată termică a moleculelor substanței aplicate ordonate mișcare, ceea ce conduce la egalizarea neomogenitățile. Acest fenomen se numește fenomenul de transfer.
Fenomenele de transfer includ conducerea căldurii, frecare internă și difuzie. Toate cele trei fenomene au multe în comun, și anume în mediu se produce țintire orice cantitate fizică (energie, puls, greutate) dintr-o parte într-o altă substanță, atâta timp cât această valoare nu este distribuit uniform pe tot parcursul.
Fenomenul de frecare internă (vâscozitatea) a fost observată în organele în orice stare de agregare, dar de mare importanță practică acest efect are lichide și gaze. Viscozitatea este proprietatea fluidele reale pentru a rezista mișcării unei părți a fluidului în raport cu cealaltă.
Când fluidul se mișcă între straturile sale, apar forțe interne de frecare, acționând astfel încât să egaleze vitezele tuturor straturilor. Originea acestor forțe se explică prin faptul că straturile care se mișcă cu viteze diferite sunt schimbate de molecule. Moleculele dintr-un strat mai rapid trec într-un strat mai lent un anumit moment, astfel încât acesta din urmă începe să se miște mai repede. Moleculele dintr-un strat mai lent primesc un anumit moment în stratul rapid, ceea ce duce la inhibarea acestuia.
Astfel, frecarea internă se datorează transferului impulsului de către moleculele de materie care trec de la strat la strat. Acest lucru creează forțe de frecare între straturile unui gaz sau lichid care se deplasează paralel între ele la viteze diferite.
Un gradient de viteză reprezintă creșterea vitezei pe unitatea de lungime într-o direcție perpendiculară pe viteza straturilor.
Figura 1. Determinarea forței interne de frecare
Rezistența frecarea internă (vâscozitatea) care acționează între cele două straturi, este proporțional cu suprafața de contact straturi și gradientului de straturi de viteză în mișcare
unde # 63; - coeficientul de frecare internă sau un coeficient dinamic de vâscozitate, „minus“ semn indică faptul că forța este direcționată invers față de rata de creștere (figura 1).
Vâscozitatea este o mărime fizică care este numeric egală cu forța de frecare internă între cele două straturi, cu o suprafață egală cu 1 m 2 la un gradient de viteză egală cu 1 m.
În SI este dimensiunea.
Coeficientul de vâscozitate dinamică depinde de natura lichidului și scade cu creșterea temperaturii pentru un fluid dat.
Viscozitatea joacă un rol important în mișcarea lichidelor. Stratul de lichid imediat adiacent suprafeței solide rămâne lipit în raport cu acesta ca urmare a aderenței. Viteza straturilor rămase crește cu distanța de la suprafața solidă.
Metoda Stokes utilizată în această lucrare este după cum urmează.Pe minge solidă care se încadrează într-un lichid vâscos, există trei forțe: gravitația, flotabilitate și rezistență la mișcarea forței provocate de forțele de frecare internă a fluidului (figura 2).
Figura 2. Forțe care acționează asupra unei bile care se încadrează într-un lichid
Când mingea se mișcă, stratul de lichid care se învecinează pe suprafața sa aderă la minge și se mișcă cu viteza mingii. Straturile adiacente de lichid adiacente sunt, de asemenea, plasate în mișcare, dar viteza pe care o obțin este cu atât mai mică cu cât acestea sunt mai departe de minge.
Forța de frecare internă conform legii Stokes este egală cu:
unde este coeficientul de frecare internă a fluidului, viteza mingii și raza sa.
Gravitatea este egală cu:
unde este densitatea substanței mingii, este volumul mingii.
Forța de flotabilitate (conform legii lui Archimedes) este:
unde este densitatea lichidului.
Aceste trei forțe sunt direcționate vertical: gravitația - în jos, forța de împingere și forța de frecare - în sus.
Pe baza celei de-a doua legi a lui Newton, ecuația de mișcare în cazul unei mingi care se încadrează într-un lichid are forma:
rezistența la vâscozitate
Forța tragere cu creșterea vitezei de deplasare a bilei crește și scade de accelerație și în final ajunge la o viteză de minge la care accelerația devine egală cu zero, atunci ecuația (5) devine:
În acest caz, mingea se mișcă cu o viteză constantă. Această mișcare a mingii este numită constantă. Rezolvarea ecuației (6) cu privire la coeficientul de frecare internă, obținem
Formula (7) este valabilă pentru un incident cu bila pe un fluid care se extinde infinit. Este practic imposibil ca o minge să cadă într-un mediu neobișnuit, deoarece lichidul este întotdeauna într-un vas cu pereți. Dacă bilele cade pe axa unui vas cilindric de rază. atunci luând în considerare prezența pereților conduce la următoarea expresie pentru coeficientul de vâscozitate:
Prezența unor astfel de limite ale fluidului ca fundul vasului și suprafața superioară a lichidului nu este luată în considerare prin această formulă.
1. Măsurați diametrul granulelor utilizând un microscop cu un micrometru ocular. Pentru a face acest lucru, plasați mingea pe un diapozitiv și puneți-l sub microscop. Focalizați microscopul, numărați divizările micrometrului ocular.
2. Tweeze mingea în cilindru cu lichid cât mai aproape de axa sa; Ochiul observatorului trebuie așezat pe marginea superioară a cilindrului cu lichidul. În momentul trecerii mingii prin această etichetă, utilizați cronometrul. După aceea, așezați ochiul la cel de-al doilea marcaj și opriți cronometrul când mingea trece prin el. Experiență cu trei bile.
3. Determinați viteza bilelor cu formula:
unde l este distanța dintre două semne, t este momentul căderii mingii.
4. Înlocuirea valorilor în formula (8). precum și. găsiți valoarea coeficientului de frecare internă pentru fiecare minge.
5. Înregistrați rezultatele tabelelor și măsurătorilor.
6. Determinați valoarea medie a coeficientului de frecare internă.
7. Pentru a estima intervalul de încredere al rezultatului mediu cu formula (pentru probabilitatea de încredere de 0,95):
8. Rezultatul final este prezentat ca:
1. Ce este vâscozitatea? În ce unități se măsoară coeficientul de vâscozitate?
2. Ce forțe acționează asupra unei bile care se încadrează într-un lichid?
3. Formulează legea Stokes.
4. De ce, incepand de la un moment dat, mingea incepe sa se miste uniform?
5. Cum se schimbă viteza mingii cu un diametru în creștere?
Găzduit pe Allbest.ru
Documente similare
Viscozitatea este proprietatea corpurilor fluide (lichide și gaze) pentru a rezista mișcării unui strat de materie relativ la cealaltă. Determinarea coeficientului de vâscozitate al lichidelor prin metoda Stokes. Legile și relațiile utilizate în calculul formulei.
Esența metodei Stokes pentru determinarea coeficientului de vâscozitate. Determinarea forțelor care acționează asupra mingii când se mișcă într-un fluid. Estimarea dependenței coeficientului de frecare internă a lichidelor față de temperatură. Studiul fluxurilor laminare și turbulente.
Verificarea experimentală a formulei Stokes și condițiile de aplicabilitate a acesteia. Măsurarea vâscozității dinamice a unui lichid; Numărul lui Reynolds. Determinarea rezistenței fluidului care curge sub acțiunea forțelor exterioare și a rezistenței la corpul mobil în el.
Esența fluidului newtonian, viscozitatea sa relativă, specifică, redusă și intrinsecă. Mișcarea lichidului prin țevi. Ecuație care descrie forțele vâscozității. Capacitatea fluidelor reale de a rezista propriului flux.
Determinarea vâscozității fluidelor biologice. Metoda Stokes (metoda mingii incidentului). Metode capilare bazate pe utilizarea formulei Poiseuille. Principalele avantaje ale metodelor rotative. Condiții pentru trecerea unui flux laminar al unui lichid într-un flux turbulent.
Motivul apariției forțelor de frecare vâscoase în lichide. Mișcarea unui solid într-un lichid. Determinarea vâscozității lichidului prin metoda Stokes. Instalare experimentală. Viscozitatea gazelor. Mecanismul de frecare internă în gaze.
Forțele și coeficientul de frecare internă a fluidului, utilizarea formulei lui Newton. Descrierea dinamicii folosind formula Poiseuille. Ecuația Euler este una dintre ecuațiile de bază ale hidrodinamicii unui fluid ideal. Debitul unui fluid vâscos. Ecuația Navier-Stokes.
Determinarea vâscozității glicerinei și uleiului de ricin, familiaritate cu metoda Stokes. Tipuri de mișcare a unui corp solid. Determinarea experimentală a amplitudinii accelerației unghiulare, momentul forțelor la valori fixe ale momentului de inerție al sistemului de instalare rotativ.
Ecuația de continuitate a fluxului de fluid. Ecuații diferențiale ale mișcării Euler pentru un fluid ideal. Forțe care decurg din mișcarea unui fluid real. Ecuația Navier-Stokes. Utilizarea ecuației Bernoulli pentru lichide ideale și reale.
Proprietatea principală a unui lichid este o schimbare a formei sub acțiunea unei acțiuni mecanice. Fluide ideale și reale. Conceptul de fluide newtoniene. Metoda de determinare a proprietăților unui lichid. Formarea unei suprafețe libere și a unei tensiuni superficiale.
Lucrările din arhive sunt concepute frumos în conformitate cu cerințele universităților și conțin desene, diagrame, formule etc.
Fișierele PPT, PPTX și PDF sunt prezentate numai în arhive.
Vă recomandăm să descărcați lucrarea.