SPRAWOZDANIE Z LABOLATORIUM Z FIZYKI I BIOFIZYKI cw.6.doc

SPRAWOZDANIE Z LABOLATORIUM Z FIZYKI I BIOFIZYKI

Ćwiczenie nr 6

Temat: Wyznaczanie bezwzględnego współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa.

Data wykonania ćwiczenia: 9 Marca 2009r.

Sekcja nr 6 w składzie:

·       PILARCZYK Agnieszka

·       MUSIOŁ Małgorzata

Data oddania sprawozdania:

Ocena:

1.     WSTĘP TEORETYCZNY:

Lepkość zarówno cieczy jak i gazów można zdefiniować jako tarcie pomiędzy sąsiadującymi warstwami płynu, gdy przesuwają się one względem siebie. Lepkość w cieczach jest spowodowana siłami kohezyjnymi zaś w gazach jest związana ze zderzeniami cząstek. Lepkość płynów jest wyrażona poprzez współczynnik lepkości . Możemy wyróżnić lepkość dynamiczną i kinetyczną, inny podział to lepkość względna lub bezwzględna. Lepkość możemy wyliczyć korzystając z zależności, mówiącej o tym, że siła potrzebna do przesunięcia jednej z płytek (gdy druga jest nieruchoma, a pomiędzy nimi znajduje się płyn) dana jest wzorem:

A-      powierzchnia płynu w kontakcie z ruchomą płytką

v- prędkość płynu w kontakcie z ruchomą płytką

- lepkość cieczy

− odległość między płytkami

Z tego równania wynika że:

Zależność między siłą hamującą a gradientem prędkości dla przepływu laminarnego wyznaczył Newton:

Zależność ta jest tylko spełniona dla małych prędkości, zaś ciecze które spełniają ten warunek nazywane są newtonowskimi.

Lepkość wyznacza się często używając wiskozymetru Stokesa, gdzie metalowa kulka porusza się wpłynie (którego lepkość chcemy wyznaczyć), który wypełnia szklaną rurę. Kulka zanurzona w cieczy pokryta jest cienką warstwą cząsteczek tej cieczy, które wprawiają z kolei w ruch inne cząsteczki.

Siła tarcia wewnętrznego wyrażona jest równaniem Stokesa (spełnione dla małych obiektow):

r  - promień kulki

v - prędkość opadania kulki

Na opadającą kulkę działają również inne siły:

          gęstość materiału z którego wykonana jest kulka

                      g gęstość płynu

Kulka w cieczy porusza się ruchem jednostajnym wiec z tego wynika że przekształcając ten wzór możemy wyliczyć (uwzględniając wpływ ścianek rury i zmniejszając czas opadania kulki tyle raz ile wynosi wartość ułamka ).   (R- promień rury)

2.     PRZEBIEG ĆWICZENIA:

I. Opis wykonywanych czynności:

Doświadczenie wykonaliśmy według następującej procedury:

Ø      Napełniłyśmy rurę gliceryną po czym wprowadziłyśmy do niej lejek.

Ø      Zmierzyłyśmy odległość pomiędzy poziomami rury, które były zaznaczone niebieskimi paskami

Ø      Następnie zmierzyłyśmy średnice 27 metalowych kulek, po czym wrzuciłyśmy każdą kulkę z osobna przez lejek o rury wiskozymetru

Ø      Mierzyłyśmy czas opadania każdej z kulek pomiędzy wyznaczonymi poziomami

Ø      Na końcu wyjęłyśmy kulki z rury wyciągając delikatnie korek i odlewając trochę gliceryny, którą z powrotem wlałyśmy do wiskozymetru.

II. Tabele wyników: