I PRACOWNIA FIZYCZNA

I PRACOWNIA FIZYCZNA
Instrukcja do ćwiczenia nr 7 *
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY
METODĄ STOKESA
1. Cel ćwiczenia
Celem zadania jest wyznaczenie współczynników lepkości metodą Stokesa oraz poznanie wybranych zagadnień
związanych z ruchem lepkich ośrodków ciągłych.
2. Zagadnienia do przygotowania
1. Lepkość, współczynnik lepkości
2. Prawo Archimedesa
3. Prawo Bernoulliego
4. Rozkład ciśnienia w cieczy opływającej kulę
5. Wzór na współczynnik lepkości w metodzie Stokesa (bez wyprowadzenia i bez poprawki na promień rury)
3. Przyrządy pomiarowe; opis i schemat aparatury
W doświadczeniu wykorzystuje się wiskozymetr Stokesa. Stanowi go z
cylindryczna rura szklana wypełniona badaną cieczą. Rura zamocowana jest na
statywie. Obejmy A i B stanowią jednocześnie wskaźniki odniesienia przy pomiarze
drogi l, jaką przebywa spadająca kulka. Aby zapewnić kulkom osiowe spadanie na
drodze l w cylindrze umieszczono lejek przez który wrzuca się kulki. Mierząc
prędkość ruchu jednostajnego możemy wyznaczyć współczynnik lepkości .
Uwzględniając skończone wymiary naczynia wzór, z którego należy skorzystać ma
postać:
m Vd
3s
c
g
t
s
l1
2,4
S
3
gdzie V jest objętością kulki (
1 V s ), g – przyspieszeniem ziemskim,
6
d c – gęstością cieczy, m – masą kulki, t – czasem spadania ruchem jednostajnym na
drodze l kulki. S i s są odpowiednio średnicami rury i kulki.
4. Przebieg ćwiczenia – tabela pomiarów
Pomiary współczynnika lepkości wykonuje się dla dwóch cieczy, zatem czynności opisane w punkcie powyżej
wykonać należy dla obu cieczy.
1. Wyznaczyć wewnętrzną średnicę cylindra S za pomocą suwmiarki.
2. Wybrać 10 kulek podobnych (jednakowych) pod względem kształtu i materiału.
3. Wyznaczyć średnicę kulek za pomocą śruby mikrometrycznej i obliczyć średnią średnicę kulki s.
4. Wyznaczyć masę kulek i obliczyć średnią masę jednej kulki m.
5. Wyznaczyć odległość l (od znaczka A do B) za pomocą miarki milimetrowej.
* Instrukcję wykonali: mgr L. Nowak, mgr J. Patyk

6. Uzupełnić tabelę
Pomiar Ciecz I Ciecz II
s [m]
s sr [m]
l [m]
l [m]
7. Wyznaczyć stoperem czas przelotu t odległości l dla 10 kulek w obu badanych cieczach pomiędzy A i B.
Uzupełnić tabelę i obliczyć wartości średnie.
Pomiar Ciecz I Ciecz II
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8. Wyznaczyć za pomocą piknometru gęstość cieczy
5. Opracowanie wyników – schemat wykonania obliczeń
Korzystając ze wzoru podanego w punkcie 3 obliczyć współczynniki lepkości dla obu cieczy
6. Schemat analizy i dyskusji błędów
1. Obliczyć błąd maksymalny pomiaru średnicy kulek s oraz czasu przelotu kulek t.
2. Wykonać analizę i dyskusję błędów wartości pośrednich (V, d c )
3. Metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd wyznaczenia współczynnika lepkości
Jako błąd pomiaru wartości l (l) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).
Za wartość przyspieszenia ziemskiego przyjąć wartość literaturową dla Torunia.
7. Literatura
1. T. Dryński (red): Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki
2. H. Szydłowski: Pracownia fizyczna
3. R. P. Feynman i in.: Feynmana wykłady z fizyki
4. J. Orear: Fizyka, t.1
5. R. Resnick, D. Halliday: Fizyka
6. Encyklopedia fizyki