Lucrarea 3 - DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE VÂSCOZITATE LA LICHIDE PRIN METODA STOKES [PDF]

Zitiervorschau

ȚOCU Andrei – Paul Grupa F11A Lucrarea #3 DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE VÂSCOZITATE LA LICHIDE PRIN METODA STOKES Scopul lucrării În această lucrare se studiază mişcarea unui corp sferic în interiorul unui lichid vâscos, aflat în repaus, şi se determină valoarea coeficientului de vâscozitate a lichidului. Asupra unei bile care este lăsată să cadă într-un lichid vâscos acţionează simultan trei forţe: greutatea G, forţa arhimedică, Fa şi forţa de rezistenţă, R; aceste ultime două forţe se opun mişcării. Forţa derezistenţă la înaintare este dată de formula lui Stokes: (1), unde



R  6   v  r

este coeficientul de frecare internă (vâscozitatea lichidului), r

v

este

viteza bilei, iar este raza bilei. Toate cele trei forţe care acţionează asupra bilei au direcţie verticală. Greutatea bilei şi forţa arhimedică sunt constante, însă forţa derezistenţă creşte odată cu creşterea vitezei. G  Fa  R0  0

Se va aplica formula (2) în momentul în care s-a efectuat echilibrul de forțe, mișcarea fiind rectilinie și uniformă cu viteză constată. G  mg 

4r 3 g 3

Fa 

(3)

4  r 3  1  g 3

(4)

Înlocuind în relația (2) relațiile (3), (4) cât și (1) vom obține 4r 3 4  r 3 g   1  g  6   v  r  0 3 3



(5) Folosind relația (3) obținem expresia coeficientului de vâscozitate dinamică

( ) 

1   1   g d2 18 v0

(6), unde

d  2r

este diametrul bilei.

Adaptând relația (6) la condițiile de laborator (prezența frecării și între lichid și pereții vasului) obținem 

  1 1   g d2 18 v0 (1  2,4d / D)

(7)

Modul de lucru 1. Se măsoară diametrul bilelor cu ajutorul șublerului

d

2. Se cântăresc bilele cu ajutorul balanței electronice acestora



;

m

și se află densitatea

; D

3. Se măsoară diametrul interior al tubului cu glicerină ; 4. Se montează brațul cu cele două porți astfel încât distanța parcursă de bilă între cele două porți să fie parcursă cu o viteză constantă iar senzorul acestora să fie întrebtat spre centrul tubului; 5. Se va măsura, folosind o ruletă, distanța dintre senzorii celor două porți; 6. Se va porni programul sub numele “Stokes” de pe desktop, după care va fi introdusă valoarea aflată la pasul precedent în formula de calcul a vitezei din program; 7. Se va apăsa butonul “Collect” de pe interfa ța programului, urmând să fie scufundate în glicerină bilele, dându-le drumul de la o distan ță cât mai mică de suprafața lichidului (pentru a intra în echilibru mai repede); 8. Se va completa următorul tabel cu datele obținute; #bilă

d (cm) D (cm) m (g )  ( g / cm 3 ) 1 ( g / cm 3 ) v 0 (cm s 1 )  (daP )  (daP )

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1.57 1.60 1.62 1.83 1.81 2.44 2.46 2.57 2.94

5.10 5.20 5.40 6.70 6.90 18.80 13.70 15.20 19.90

2.52 2.42 2.43 2.09 2.22 2.47 1.76 1.71 1.50

24.38 25.30 25.97 23.38 6.35 1.26 23.67 34.82 17.43 15.57 7.84 1  1260kg * m 3 Notă: Densitatea lichidului utilizat (glicerină) este . 1g 1P  cm * s pentru coeficientul de vâscozitate este “deca Poise” (daP).

9. Se calculează erorile experimentului;

0.43 0.40 0.40 0.38 0.43 0.59 0.49 0.53 0.67

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.04 0.04 0.07

Unitatea de măsură

10.Rezultatul final se scrie sub forma:    (

    



și

 

 m d 0.1 d )( 3  2 )   1 m d 51 d

  0.04

    0.000842

  0.48 

.