1.Cel ćwiczenia

              Badanie ruchu ciał spadających w cieczy, wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa oraz za pomocą Wiskozymetru.

2. Wprowadzenie teoretyczne.

              Lepkością lub tarciem wewnętrznym nazywamy zjawisko występowania sił stycznych przeciwstawiających się przemieszczeniu jednych części ciała względem innych jego części.

W wyniku działania siły tarcia wewnętrznego występującego między warstwami cieczy, poruszająca się warstwa pociąga za sobą warstwy sąsiadujące z nią z prędkością tym bardziej zbliżoną do prędkości własnej, im ciecz jest bardziej lepka. Analogicznie - spoczywająca warstwa cieczy hamuje sąsiadujące z nią poruszające się warstwy. Ze względu na to, że wszystkie rzeczywiste

              Prawo empiryczne określające siłę oddziaływania występującą między dwiema warstwami cieczy (ruch laminarny) podał Newton. Można je wyrazić wzorem

Siła , jaką wywierają na siebie nawzajem dwie sąsiadujące ze sobą warstwy płynu, jest proporcjonalna do iloczynu ich powierzchni styku S i gradientu prędkości dv/d. Współczynnik proporcjonalności η nazywamy współczynnikiem lepkości.

Prawo Stokesa Ciało stałe, poruszające się w ośrodku ciekłym, napotyka na opór. Warstwa cieczy przylegająca do powierzchni poruszającego się ciała, wprawia w ruch pozostałe warstwy cieczy. Tak więc istotną rolę odgrywa tu lepkość cieczy. Wypadkowa siła oporu działa przeciwnie do kierunku ruchu ciała. Dla małych prędkości siła oporu F jest wprost proporcjonalna do prędkości v, zależy od charakterystycznego wymiaru liniowego ciała l oraz od współczynnika lepkości cieczy tη.

Dla ruchu małej kulki o promieniu r, spadającej swobodnie w cieczy lepkiej. Na kulkę działają siły:

-          ciężar kulki

-          siła wyporu Archimedesa

-          siła oporu wynikająca z ruchu

przy czym: - objętość kulki, ρk - gęstość materiału kulki, ρc - gęstość cieczy.

Siła wypadkowa F, działająca na ciało wynosi

F=P+W+Ft

i jest ona siłą malejącą. Przyczyną takiego stanu jest zwiększanie się prędkości kulki i w konsekwencji wzrost wartości siły Ft . Przyspieszenie ciała maleje zatem w czasie, a prędkość dąży do wartości granicznej, odpowiadającej stanowi F=0.

3. Wyznaczenie współczynnika lepkości metodą Stokesa

a)     Tabele pomiarów poszczególnych kulek

Kulka nr 1

Kulka nr 2