Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу



Скачать 101.51 Kb.
Дата03.01.2013
Размер101.51 Kb.
ТипНаучно-исследовательская работа


МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ ДМИТРОВСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВНУКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

141800 Московская область, г. Дмитров, мкр. Внуковский,20

Тел/факс: 993-97-94, 3-19-77

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ

«Определение коэффициента

вязкости жидкости».

Работу выполнил: ученик 9 класса

Коротков Дмитрий

Научный руководитель: учитель физики

Сафронова Анна Юрьевна

Дмитров, 2010 год

Содержание:

  1. Введение

  2. Биографии Стокса, Архимеда

  3. Теория вязкости

  4. Теоретическая часть работы

  5. Практическая часть работы

  6. Выводы

  7. Литература



  1. Введение

B данной paбoтe я определял коэффициент вязкости (внутреннего трения) жидкости мeтoдoм Cтoкca, для чего измерял скорость падения шарика в различных жидкостях.

2.Биографии ученых.

Джордж Габриель Стокс



Английский физик, член Лондонского королевского общества (1851), в 1854—85 его секретарь, в 1885—1890 президент. Окончив в 1841 Кембриджский университет, Стокс начал преподавать там же и в 1849 возглавил «люкасовскую» кафедру, которую в своё время занимал И. Ньютон. Член парламента от университета (1887—92). В 1889 получил за научные труды титул баронета.

         Многие исследования Стокса связаны с изучением волновых процессов в различных средах. В 1842—51 изучал стационарное движение несжимаемой жидкости с учётом трения и движение твёрдого шара в вязкой жидкости; эти работы С. имеют фундаментальное значение в гидродинамике Стокса уравнение. В 1852 описал явление флуоресценции, установил зависимость её спектра от спектра возбуждающего света и предложил метод исследования ультрафиолетовой области спектра с помощью люминесценции. Другие работы Стокса по оптике охватывают вопросы спектрального анализа, дифракции, поляризации световых волн, двойного лучепреломления, отражения света различными поверхностями, теории оптических инструментов (в частности, указал путь усовершенствования ахроматических телескопов-рефракторов) и др. Известны также работы по акустике, теплопроводности в кристаллах, гравитации и т.д. В области математики Стоксу принадлежат работы по векторному анализу, теории рядов и определённых интегралов и др. Именем Стокса названа единица кинематической вязкости. Был членом многих иностранных академий, в том числе Военно-медицинской академии в Петербурге.

Архимед

png" name="graphics2" align=left hspace=12 width=171 height=255 border=0>

АРХИМЕД (около 287 - 212 до нашей эры), древнегреческий ученый. Родом из Сиракуз. Разработал предвосхитившие интегральное исчисление методы нахождения площадей, поверхностей и объемов различных фигур и тел. В основополагающих трудах по статике и гидростатике (закон Архимеда) дал образцы применения математики в естествознании и технике. Автор многих изобретений (архимедов винт, системы для поднятия больших тяжестей, военные метательные машины и др.). Организатор инженерной обороны Сиракуз против римлян. В сочинении "Псаммит" ("О числе песчинок") он показал, как можно записывать сколь угодно большие числа.

3. Теория вязкости

Вязкость (внутреннее трение) — одно из трёх явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

4. Теоретическая часть работы

Так как сила сопротивления, действующая на тело, движущееся в вязкой жидкости, зависит от скорости движения тела, то при падении тела в такой среде после ускоренного движения наступает период равномерного перемещения. В этот период сила тяжести уравновешивается суммой сил Архимеда и силой сопротивления Стокса. Равновесие наступает при условии равенства силы тяжести сумме сил Архимеда и Стокса

( 1 )

Где r- радиус шарика, падающего в жидкости,

ρ и ρ0 – плотности шарика и жидкости соответственно

g- ускорение свободного падения,

V- скорость установившегося движения,

η - коэффициент вязкости жидкости.

Выражая из уравнения ( 1 ) коэффициент вязкости жидкости, получим:

( 2 )

Скорость установившегося движения шарика в жидкости V может быть определена по измеренному расстоянию h и времени t, за которое это расстояние проходит шарик. Тогда получим следующее выражение для вязкости жидкости n:

( 3 )

4. Практическая часть работы

Наиболее удобной для выполнения лабораторной работы жидкостью является вода. Однако, вода слабовязкая жидкость, и приемлемые времена движения шарика при разумных расстояниях можно получить только для шариков диаметром 1-2 мм из материала с плотностью ρ, не очень сильно отличающегося от плотности воды ρ0. Поэтому для изготовления шариков я взял жевательную резинку, плотность которой ρ = 1,02 10 kg/m . Шарики диаметром 1-2 мм достаточно правильной формы скатываются из такой жевательной резинки сравнительно легко. В качестве емкости для воды можно использовать стеклянную банку или пластмассовую бутылку, на которую необходимо нанести две горизонтальные черты на расстоянии h друг от друга. Верхняя горизонталь должна отстоять от поверхности воды на расстоянии в пять сантиметров, чтобы движение шарика стало равномерным. С учетом плотности воды и шарика расчетная формула принимает вид

( 4 )

Где r, t, h – надо подставлять в мм, сек и см соответственно.

В выражении ( 4 ) в числовом множителе используется только одна значащая цифра, так как определить радиус шарика с помощью линейки с миллиметровой шкалой с большей точностью не удается.

Порядок выполнения лабораторной работы.

* Наполняю емкость холодной водой до самого верха.

* Измеряю расстояние h между горизонтальными линиями.

* Изготовляю несколько (8 – 10) шариков диаметром 1 – 2 мм максимально правильной формы из жевательной резинки.

* Измеряю диаметр шариков, определяем их радиус – r.

* С высоты 2-3 см над поверхностью воды отпускаю шарик, измерив время t, необходимое шарику для прохождения расстояния h.

* Все полученные в опыте результате заношу в таблицу.

Опыт повторяем 5 раз, вычисляю коэффициент вязкости воды по формуле (4).

Таблица результатов измерений воды.

Опыт № 1

N

r

h

t

η, 10-3

Δ η

Y%

П/П

мм

см

сек

Па сек

Па сек




1.

2.

3.

4.

5.

1

1

1

1

1

4

4

4

4

4

1,1

1,3

1

1,2

1

1,1

1,3

1

1,2

1

0,02

0,18

0,12

0,08

0,12



9,3

Сред.

1

4

1,12

1,12

0,104




Δ η1 = |ηср – η1| = 1,12 – 1,1 = 0,02

Δ η2 = |ηср – η2| = 1,12 – 1,3 = 0,18

Δ η3 = |ηср – η3| = 1,12 – 1 = 0,12

Δ η4 = |ηср – η4| = 1,12 – 1,2 = 0,08

Δ η5 = |ηср – η5| = 1,12 – 1 = 0,12

Y% = 9,3

Таблица результатов измерений растительного масла.

Опыт № 2

N

r

h

t

η, 10-3

Δ η

Y%

П/П

мм

см

сек

Па сек

Па сек




1.

2.

3.

4.

5.

1

1

1

1

1

4

4

4

4

4

2,5

3

2,3

2,6

2,4

2,5

3

2,3

2,6

2,4

0,06

0,44

0,26

0,04

0,16

7,5

Сред.

1

4

2,56

2,56

0,192




Δ η1 = |ηср – η1| = 2,56 – 2,5 = 0,06

Δ η2 = |ηср – η2| = 2,56 – 3 = 0,44

Δ η3 = |ηср – η3| = 2,56 – 2,3 = 0,26

Δ η4 = |ηср – η4| = 2,56 – 2,6 = 0,04

Δ η5 = |ηср – η5| = 2,56 – 2,4 = 0,16

Y%

Таблица результатов измерений фруктового киселя.

Опыт № 3

N

r

h

t

η, 10-3

Δ η

Y%

П/П

мм

см

сек

Па сек

Па сек




1.

2.

3.

4.

5.

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

4

4

4

4

4

15

15,1

15,5

15,3

15

15

15,1

15,5

15,3

15

0,18

0,08

0,32

0,12

0,18

1,16

Сред.

2,5

4

15,18

15,18

0,176




Δ η1 = |ηср – η1| = 15,18 – 15 = 0,18

Δ η2 = |ηср – η2| = 15,18 – 15,1 = 0,08

Δ η3 = |ηср – η3| = 15,18 – 15,5 = 0,32

Δ η4 = |ηср – η4| = 15,18 – 15,3 = 0,12

Δ η5 = |ηср – η5| = 15,18 – 15 = 0,18

Y%

  • Вывод: В данной работе я установил что наибольшим коэффициентом вязкости обладает жидкость – кисель. Чем больше плотность жидкости, тем больше коэффициент вязкости.


Литература:

    1. А.М. Прохоров, М, «Большая Российская энциклопедия», 1992 г, т.3, с. 670.

    2. А. Касьянов, Дрофа, 2001 г., Физика 10 класс.

    3. В. И. Григорьев, Г. Я. Мякишев, «Дрофа», Эра классической физики, 1996 г, с. 187.

    4. А. С. Иванов, А. Т. Проказа, «Просвещение», Мир механики и техники, 1993 г, с. 215

    5. А.П. Смирнов, Н.Н. Соколов, «Кругозор», Физический практикум российского Невтона, М, 1995 г, с. 224



Похожие:

Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconЛабораторная работа №6 определение температурной зависимости коэффициента вязкости жидкости
Целью работы является измерение коэффициента вязкос-ти жидкости методом Стокса и получение эмпирической за-висимости вязкости от...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconОпределние коэффициента вязкости жидкости методом течения через узкий канал
Определение коэффициента вязкости жидкости методом течения через узкий канал: Методические указания к лабораторной работе №12 по...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconЛабораторная работа №20 определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости методом стокса
Цель работы: изучить движение твёрдого тела (шарика) в вязкой жидкости; определить коэффициенты динамической и кинематической вязкости...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconАнализ температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения и динамического коэффициента вязкости жидкости
При анализе характера взаимосвязи коэффициента поверхностного натяжения и коэффициента динамической вязкости жидкости в работах [1,...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу icon1-го курса института сестринского образования сгму (дневная форма обучения)
...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconОпределение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель
...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconПрактикум по молекулярной физике лабораторные работы №16, 17, 18 Иваново 2002
Рассматриваются вопросы изучения вязкости жидкости и газов различными методами. Дано описание трех лабораторных работ по измерению...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconОпределение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
На вторую чашу весов кладут лист бумаги, на который очень медленно и осторожно, непрерывной струйкой, сыпят мелкий песок до тех пор...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconЦели: научиться определять вязкость жидкости методом Стокса и установить зависимость вязкости от концентрации вещества вискозиметрическим методом
Вязкостью жидкости или внутренним трением называется результат воздействия молекул жидкости друг на друга и выражающийся в том, что...
Научно-исследовательская работа по физике «Определение коэффициента вязкости жидкости». Работу iconНаучно-исследовательская работа по теме: «Определение влияния совместного выращивания картофеля и шафранов на вредоносность колорадского жука»

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org