Ćwiczenie Nr 102.
Temat: Wyznaczanie bezwzględnego współczynnika lepkości cieczy metodą Stokes'a
1. Literatura:
a) S.Frisz, A.Timoriewa, Kurs fizyki, t.I, PWN , W-wa 1967,
b) J.Massalski, M.Massalska, Fizyka dla inżynierów, cz. I, WNT, W-wa 1971,
c) T.Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, W~wa 1970.
2. Tematy teoretyczne:
ruch -ciała wzglądem nieruchomej lepkiej cieczy, siła oporu Stokesa.
3. Metoda pomiarowa:
Bezwzględny współczynnik lepkości cieczy wyznaczony jest z pomiaru czasu opadania kulek w cylindrze z ciecze badaną.
4. Zestaw przyrządów:
Ciecze badane w cylindrach szklanych , stoper, kulki ołowiane, śruba mikrometryczna, pęseta (Przyrządy podkreślone wypożyczyć w pok. 722 pod zastaw legitymacji).
5. Czynności pomiarowe:
a) zmierzyć śrubą mikrometryczną średnice 10-20 kulek, obliczyć wartość średnią średnicy dla wybranego zbioru kulek, usunąć ze zbioru kulki o średnicach różniących się od wartości średniej więcej niż o 5%, Obliczyć wartość średnią promienia R kulek, (R=½d)
b) oświetlić cylindry lampą,
c) wpuszczając kolejne kulki do cylindra (co najmniej dziesięć do każdej cieczy) zmierzyć, czas ich opadania od poziomu A do B, obliczyć wartość średnią czasu opadania kulek dla danej cieczy,
d) zmierzyć odległość h od wybranego poziomu A do wybranego poziomu B (miarą milimetrową),
e) znaleźć w tablicach gęstość ołowiu ρ i gęstości cieczy badanych ρc (są to olej parafinowy i gliceryna),
f) bezwzględny współczynnik lepkości dla każdej cieczy obliczyć ze wzoru:
gdzie R1 to promień wewnętrzny rury,
h) wyniki zebrać w tabeli:
i) Zapisać niepewności systematyczne mierzonych wielkości :
R= ...
h= ...
t= ... i całkowity błąd pomiaru promienia rury
R1= ...
j) Obliczyć niepewności pomiarowe współczynnika lepkości dla każdej z cieczy. Niepewność pomiaru
η określimy zgodnie z wzorem na niepewność całkowitą pomiarów pośrednich.
W tym celu należy dodatkowo obliczyć niepewności przypadkowe dla promienia kulki
Rp i czasu opadania
tp.
Wyliczymy je jako odchylenia standardowe tych wartości od średnich.
(Sposób obliczenia można znaleźć przy opisie tego ćwiczenia w internecie :
Uwaga. Przy mniej starannej analizie niepewności pomiarowych można poprzestać na obliczeniu błędu maksymalnego metodą różniczki zupełnej. Nie uwalnia nas to jednak od konieczności oszacowania niepewności maksymalnych poszczególnych wielkości
i obliczenia kilku pochodnych.