№10 Зертханалық жұмыс
СТОКС ӘДІСІМЕН СҰЙЫҚТЫҢ ТҰТҚЫРЛЫҚ КОЭФФИЦИЕНТІН АНЫҚТАУ
Жұмыстың мақсаты: Стокс әдісі арқылы сұйықтықтың тұтқырлығын анықтау
Қажетті құралдар: сұйығы бар ыдыс, шариктер, микрометр, секундомер.
Қысқаша теория
ОХ осінің бағытында қозғалатын сұйықты қарастырайық. Сұйықтың және қабаттары әр түрлі жылдамдықтармен қозғалады. Бір-бірінен қашықтыққа болатын екі қабаттың жылдамдығы шамасына ерекшеленеді. қатынасы осінің бағытындағы ағын жылдамдығының өзгересін сипаттайды және жылдамдық гардиенті деп аталады.
1-сурет
Тұтқырлықтың үйкеліс күші Ньютон заңына бағынады.
(1)
- шамасы ішкі үйкеліс коэффициенті немесе динамикалық тұтқырлық деп аталады. ХБ жүйесінде динамикалық тұтқырлық коэффициентінің өлшем бірлігі .
Динамикалық тұтқырлық коэффициенті сұйықтың табиғатына, қоспасына, және температураға тәуелді. Температураның артуымен сұйықтың тұтқырлығы шапшаң төмендейді. Тұтқырлық коэффициентін - тәжірибе жүзінде Стокс әдісімен анықтауға болады.
Тұтқыр сұйықтағы шариктің қозғалысын қарастырайық. Стокс заңы бойынша сұйықта шарик қозғалғанда пайда болатын кедергі күші.
(2)
мұндағы - шариктің радиусы, - шариктің жылдамдығы.
Стокс заңы шариктің өлшеміне және тұтқырлық коэффициентіне тәуелді аз жылдамдығында дұрыс орындалады.
Сұйықтағы шарикке үш күш әсер етеді. (2-сурет): шариктің ауырлық күші , үйкеліс күші , ығыстырушы күші . Бастапқы мезетте шарик үдей қозғалады. Шариктің жылдамдығының артуымен, жоғары бағытталған үйкеліс күші де артады. Жоғары бағытталған күштер ауырлық күшімен теңгерілгенде қозғалыс бірқалыпты және оның қозғалыс теңдеуі мынадай түр қабылдайды:
(3)
2-сурет.
Шариктің радиусын және тығыздығын және сұйықтың тығыздығын біле отырып, шариктің ауырлық күшін анықтауға болады.
(4)
Архимед заңы бойынша кері итеруші күш (ығыстырушы күш):
(5)
(2), (4) және (5) қозғалыс теңдеуі (3) қойып , аламыз:
(6)
Осыдан - тұтқырлық коэффициентін табамыз:
(7)
(7) теңдеуден және бір қалыпты қозғалыс кезінде екенін ескерсек мынаны аламыз:
(8)
Жұмыста Стокс әдісімен глицериннің тұтқырлық коэффициенті анықталады.
Достарыңызбен бөлісу: |