![]()
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів
Контакти
Тлумачний словник Авто Автоматизація Архітектура Астрономія Аудит Біологія Будівництво Бухгалтерія Винахідництво Виробництво Військова справа Генетика Географія Геологія Господарство Держава Дім Екологія Економетрика Економіка Електроніка Журналістика та ЗМІ Зв'язок Іноземні мови Інформатика Історія Комп'ютери Креслення Кулінарія Культура Лексикологія Література Логіка Маркетинг Математика Машинобудування Медицина Менеджмент Метали і Зварювання Механіка Мистецтво Музика Населення Освіта Охорона безпеки життя Охорона Праці Педагогіка Політика Право Програмування Промисловість Психологія Радіо Регилия Соціологія Спорт Стандартизація Технології Торгівля Туризм Фізика Фізіологія Філософія Фінанси Хімія Юриспунденкция |
|
|||||||||
ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ МЕТОДОМ ПУАЗЕЙЛЯМета роботи: Навчитися визначити коефіцієнт в’язкості рідини методом Пуазейля. Прилади та матеріали: 1. установка для вимірювання в’язкості води; 2. штангенциркуль; 3. мікроскоп. Теоретичні відомості: Тверде тіло, що рухається в рідині або газі, відчуває опір своєму руху. Рухаючись в рідкому або газовому середовищі, тіло поступово залучає до свого руху шари середовища, які раніше покоїлися. Швидкості шарів спадають по мірі віддалення від тіла. Якщо рідина або газ течуть по трубі, швидкості в різних точках труби також виявляються різними. Перелічені явища пояснюються однією і тією ж причиною. Між рухомими суміжними шарами рідини або газу, що рухаються з різною швидкістю, діють дотичні сили. Їх називають силами внутрішнього тертя або в’язкості. Сили внутрішнього тертя відіграють істотну роль при протіканні рідин або газів по трубах а також під час руху в них твердих тіл. До рухомого тіла в рідині або газі прилипає тонкий шар даної речовини, який рухається разом з ним. Наявність взаємодії між шарами залучає до руху все більш віддалені шари. Одночасно ці дальні шари гальмують рух тіла (приведене пояснення опору руху твердого тіла справедливе тільки тоді, коли не утворюються вихори, тобто при малих швидкостях руху і обтічній формі тіла). При перетіканні рідини по трубі її тонкий шар, безпосередньо прилеглий до стінок труби – також нерухомий, начебто прилипає до стінок. Унаслідок наявності внутрішнього тертя, він гальмує рух сусіднього з ним шару, а завдяки взаємодії наступних шарів, це гальмування передається далі. В результаті швидкість течії рідини уздовж осі труби виявляється найбільшою і поступово зменшується до стінок. Сили взаємодії між двома шарами рідини, тобто сили внутрішнього тертя, характеризують наступним чином.
![]() ![]()
Відношення Коефіцієнт пропорційності Розмірність коефіцієнта в’язкості може бути отримана з формули(12.1):
У системі СІ одиниця в’язкості – Природа сил внутрішнього тертя в рідинах і газах різна внаслідок відмінності їх молекулярної структури. Механізм виникнення сил внутрішнього тертя в газах можна пояснити таким чином . Звернемося знову до рис.12.1 . Нехай А і В два шари газу, які рухаються з різними швидкостями u1 і u2, кожна молекула в обох шарах бере участь одночасно в двох рухах – направленому і хаотичному тепловому. Завдяки безладності теплового руху, між шарами газу здійснюється обмін молекулами. Переходячи зі швидшого в повільніший шар, молекули газу переносять з собою більшу кількість направленого руху Чим вище температура газу, тим більша швидкість теплового руху його молекул, тим інтенсивніше йде вирівнювання швидкостей рухомих шарів газу, тим більше буде його коефіцієнт в’язкості. Внутрішнє тертя в рідинах обумовлене взаємодією між молекулами дотичних шарів і лише в деякій мірі описаним вище процесом. З підвищенням температури рідини збільшується рухливість її молекул, сили взаємодії менше позначаються на русі шарів. З підвищенням температури в’язкість рідин зменшується. Коефіцієнт в’язкості для даної рідини або газу, що характеризує величину сил внутрішнього тертя в них, може бути визначений різними способами. У даній роботі коефіцієнт в’язкості вимірюється методом, заснованим на законах плину рідини по трубі. Характер плину рідини або газу по трубі залежить від швидкості потоку. При невеликих швидкостях шар, безпосередньо прилеглий до стінки труби, − нерухомий, решта шарів рідини рухається один відносно іншого і швидкості їх збільшуються у напрямку до осі труби. Розподіл швидкостей в деякому перетині труби зображений на рис.12.2.
Пуазейлем було показано, що об’єм рідини (або газу) V, що протікає через трубу за ламінарної течії за деякий час
де R − радіус труби, l − її довжина, Формула Пуазейля може бути отримана наступним чином.
Знайдемо розподіл швидкостей в потоці в залежності від відстані до осі труби. Для цього виділимо із загального об’єму рідини циліндр радіусом r (рис.12.3). На одиницю площі його бокової поверхні діє сила в’язкості:
а на всю поверхню сила:
Оскільки рух відбувається з постійною швидкістю, сила тертя повинна врівноважувати різницю сил тиску p2-p1 на торцях циліндра, отже:
Знак мінус пояснюється тим, що сила тертя направлена у бік, протилежний силі тиску. З (12.6) виражаємо
Проінтегрувавши даний вираз отримаємо:
Постійну інтегрування с визначимо з граничних умов: біля стінок труби, де r=R, v=0 тобто:
Звідси:
Підставивши с в (12.8), знайдемо швидкість потоку
Підрахуємо об’єм рідини, що протікає через усі перетини труби за час
За час
де Через весь перетин труби радіусу R протече об’єм рідини V рівний:
Підставивши значення швидкості (12.11) і проінтегрувавши, отримаємо:
Вимірявши об’єм V рідини, що протекла, і знаючи різницю тиску на кінцях труби та її розміри – довжину l і радіус R, можна обчислити коефіцієнт в’язкості
Описаний метод визначення коефіцієнта в’язкості по кількості рідини або газу, що протекли крізь трубу, є одним з найбільш поширених методів.
Читайте також:
|
||||||||||
|