Ćwiczenie
Wprowadzenie:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie lepkości cieczy za pomocą metody Stokesa. W wykonaniu tego ćwiczenia przydatne
okazuję się prawo Stokesa , które mówi , iż : siła oporu jest wprost proporcjonalna do prędkości kulki , jej promienia oraz współczynnika lepkości , a współczynnik proporcjonalności dla kulki równa się . Toteż jeśli znamy promień kulki , jej prędkość oraz siłę oporu to możemy obliczyć wartość współczynnika lepkości . Jednakże kiedy kulka spada w cieczy podlega działaniu trzech sił : ciężkości , oporu i wyporu () . Zgodnie z prawem Archimedesa siła wyporu równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez zanurzone ciało . Czyli , jeżeli objętość kulki wynosi , a jej gęstość , to siłę wyporu zapiszemy : . Podsumowując wszystkie powyższe przemyślenia wzór na lepkość można zapisać jako , jednakże równanie to słuszne jest jedynie w zastosowaniu do cieczy nieskończenie rozciągłych. Jeżeli kulka spada w rurze cylindrycznej o promieniu , to ściany cylindra zmniejszają prędkość kulki i do wzoru należy dodać czynnik korekcyjny . Otrzymamy wówczas wzór , który posłuży nam do obliczenia współczynnika lepkości
.
Wykonanie ćwiczenia:
· Używając suwmiarki obliczam promień cylindra w którym znajduje się gliceryna 3,20 *10-3 m
· Odczytuję gęstość cieczy w cylindrze za pomocą przyrządu zwanego areometrem .Jest ona większa niż gęstość wody i wynosi 1246 kg/m3
· biorę cylinder miarowy napełniam go wodą doi wrzucam kolejno szklane kulki. Poziom podnosi się o dla każdej kulki
· używając wagi analitycznej ważę po kolei wszystkie kulki ,których użyję do tego ćwiczenia . Średnia waga pojedynczej kulki wyniosła 6,9*10-4kg
· na cylindrze odmierzam dwie drogi i
· wsadzam do cylindra lejek i przygotowuję zegarek oraz kulki do ćwiczenia
· kładę na lejku kulkę i pozwalam się jej stoczyć do cylindra . Zaczynam mierzyć czas , gdy kulka znajduje się na wysokości początku pierwszej drogi .Pomiar kończę kiedy kulka znajduje się na wysokości końca pierwszej drogi. Pomiar wykonuje trzykrotnie notując uzyskane czasy do tabeli w sprawozdaniu. Myję kulki i dla drugiej drogi wykonuję te same czynności.
Obliczenia:
- promień cylindra 0,032m
- gęstość cieczy ( gliceryny ) 1246kg/m3
- masa pierwszej kulki 6,9*10-4kg
- masa drugiej kulki
- masa trzeciej kulki
- masa trzech szklanych kulek
ilość kulek
- średnia masa jednej szklanej kulki 0,00069kg
- objętość trzech kulek 0,3*10-5m3 0,000003m3
- objętość pojedynczej kulki 0,0000003m3
- promień pojedynczej kulki 0,004m
Pomiary czasu dla :
- średni czas pokonania drogi przez kulkę
- średnia prędkość z jaką kulka pokonała odległość
- średnia prędkość z jaką poruszała się kulka
- wzór służący do wyznaczenia lepkości cieczy która się znajduje w rurze
cylindrycznej o znanym promieniu
Rachunek błędu:
max
dladla
dokładność ważenia podzielona przez ilość ważonych kulek
podwojona dokładność odczytu objętości cieczy w cylinderku miarowym podzielona przez ilość kulek
jest równa najmniejszej podziałce na skali areometru
Po podstawieniu do wzoru uzyskujemy błąd równy:
Wynik:
Lepkość cieczy w cylindrze – lepkość gliceryny , równa jest
Uwaga:
Chciał bym dodać ,iż uzyskana przeze mnie wartość lepkości gliceryny nie wydaje mi się do końca wiarygodna. Naocenę taką wpływa zdecydowanie uzyskany błąd , który stanowi po nad połowę otrzymanej wartości lepkości gliceryny. Nie potrafię wskazać miejsca w , którym popełniłem błąd jednakże uważam , iż należy się go doszukiwać
w obliczeniu i.
numb7