Стокс әдісімен сұЙЫҚТЫҢ ТҰТҚырлық коэффициентін анықтау
жүктеу/скачать 136 Kb.
|
4 зертханалық жұмыс
|
№ 4 зертханалық жұмыс СТОКС ӘДІСІМЕН СҰЙЫҚТЫҢ ТҰТҚЫРЛЫҚКОЭФФИЦИЕНТІН АНЫҚТАУЖ ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы : қатты дененің тұтқыр ортадағы қозға-лысын оқып-үйрену, сұйық тұтқырлығын анықтау әдістерімен танысу. Қ ұ р а л – ж а б д ы қ т а р : сұйық құйылған цилиндр пішінді шыны ыдыс, секундомер, микрометр, кішкене металл шарлар. Т е о р и я л ы қ м а ғ л ұ м а т т а р Сұйықтар мен газдардың қозғалысы кезінде ішкі үйкеліс күші пайда болады. Бұл күштің пайда болу себебі: аққан сұйықтар мен газдардың қабаттары әртүрлі жылдамдықпен қозғалады. Ішкі үйкеліс күші сұйық қабаттарының қозғалу жылдамдықтарын теңестіруге тырысады. Сұйық қабаттарының жылдамдықтарының теңесуі жылдам қозғалатын қабаттың молекулаларының баяу қозғалатын қабаттың молекулаларына импульс беруі арқылы орындалады, яғни баяу қозғалатын қабаттан шапшаң қозғалатын қабатқа өткен молекулалар импульс алады. Нәтижесінде шапшаң қозғалатын қабат тежеле бастайды. Сонымен, зат молекулаларының импульсі бір қабаттан екінші қабатқа ауысатын болғандықтан әртүрлі жылдамдықпен қозғалатын сұйық пен газ қабаттарының арасында үйкеліс күші туады. Сұйық қабаттарының арасындағы ішкі үйкеліс күші олардың жанасу бетінің ауданы мен жылдамдық градиентіне тура пропорционал. Ішкі үйкеліс күші Ньютон заңымен анықталады: (1) Формуладағы «–» таңбасы күштің бағыты жылдамдықтың бағытына қарсы екендігін көрсетеді. Жылдамдық шамасының сұйық қабаттарына перпендикуляр бағытта ұзындық бірлігінде өзгеруі жылдамдық градиенті деп аталады. Динамикалық тұтқырлық немесе ішкі үйкеліс коэффициенті сан жағынан жылдамдық градиенті бірге тең болатын жанасу бетінің бірлік ауданына әсер ететін ішкі кедергі күшіне тең физикалық шама: (2) 1-сурет Практикада динамикалық тұтқырлық коэффициентімен қатар кинемати-калық тұтқырлық коэффициенті де жиі қолданылады: ; Сұйықтың тұтқырлығын анықтаудың бірнеше әдісі бар. Соның бірі – кішкене шар пішінді қатты дененің тұтқыр ортада түсуіне негізделген Стокс әдісі. Кішкене қорғасын шардың тыныштық күйдегі тұтқыр сұйық (глицерин) ішінде түсуін қарастырайық. Бұл жағдайда оған әсер ететін күштер: 1. Ауырлық күші , (3) 2. Кері итеруші күш (Архимед заңы ) (4) мұндағы – шардың радиусы, – шардың тығыздығы, – сұйықтың тығыздығы, 2-сурет – еркін түсу үдеуі. 3. Тәжірибелік жолмен Стокс анықтаған кедергі күші: , (5) мұндағы - сұйық қабаттарының жылдамдығы. Бұл жерде кішкене шар мен сұйықтың арасындағы үйкеліске қарағанда сұйық қабаттарының арасындағы үйкелістің ролі басым, себебі кішкене шардың бетіне жанасып тұрған сұйық қабаты оған жабысады да, шармен бірге сондай жылдамдықпен қозғалады. Сұйықтың осы қабаты қозғалыс кезінде уақыттың кейбір мезетінде іргелес жатқан сұйық қабаттарымен бірге (егер кішкентай шарлардың жылдамдығы аз болса) бірқалыпты құйынсыз қозғалысқа келеді. Кішкене шарға әсер ететін күштердің тең әсерлі күші: (6) Бастапқы кезде шардың жылдамдығы біршама арта түседі, бірақ оның жылдамдығы артқан сайын кедергі күші де артады. Бір кезде ауырлық күшін кері итеруші және кедергі күштерінің қосындысы теңгереді, яғни: ; (7) Осы мезеттен бастап шар бірқалыпты жылдамдықпен қозғалады. Соңғы (7) формулаға (3), (4), (5) теңдеулерден P, Fа, Fс шамаларының мәндерін қойып, тұтқырлық коэффициентін анықтауға болады: (8) Эксперименттік қондырғы: ішіне глицерин толтырылған цилиндр пішіндес шыны ыдыс, диаметрі өте аз (2-3 мм шамасында) қорғасын шарлар. Цилиндрдің сыртқы бетіне ара қашықтығы l екі белгі түсірілген. жүктеу/скачать 136 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|