Sprawozdanie z laboratorium z fizyki
Ćwiczenie nr 5
Temat ćwiczenia:
Badanie przepływu cieczy – prawo ciągłości strugi, prawo
Bernoulliego.
Data wykonania ćwiczenia: 14.04.2010
Data oddania sprawozdania …
Ocena …
I.
Wstęp teoretyczny
Sprawozdanie z laboratorium z fizyki
Ćwiczenie nr 5
Temat ćwiczenia:
Badanie przepływu cieczy – prawo ciągłości strugi, prawo
Bernoulliego.
Data wykonania ćwiczenia: 14.04.2010
Data oddania sprawozdania …
Ocena …
I.
Wstęp teoretyczny
•
Płyn jest to substancja ciekła, gazowa lub proszku, która
ma zdolność płynąć tj. dowolnie zmieniać swój kształt w zależności od naczynia, w
którym się znajdują oraz może swobodnie się przemieszczać (przepływać), np.
przepompowywana przez rury.
•
Wyróżniamy cztery główne rodzaje przepływów:
- Przepływ stacjonarny - przepływ, w którym w każdym punkcie
obszaru zajętego przez płyn jego prędkość nie zmienia w czasie.
-
Przepływ niestacjonarny
– przepływ w którym składowe wektorów
prędkości elementów płynu są funkcjami czasu.
-
Przepływ laminarny – przepływ, w którym sąsiadujące warstwy
płynu ślizgają się po sobie nie zaburzając się wzajemnie.
-
Przepływ turbulentny- charakteryzuje się występowaniem różnego
rodzaju wirów oraz ich nagłym zanikiem i pojawianiem się.
•
Prawa charakteryzujące przepływ cieczy:
-
Prawo Bernoulliego – kiedy prędkość płynu rośnie, ciśnienie
maleje. :
P+
2
1
ρ
v
2
+
ρ
gy = constans , gdzie
p - ciśnienie cieczy, ρ - gęstość cieczy, v - prędkość przepływu cieczy, g -
przyspieszenie ziemskie, y - wysokość rurki z cieczą nad powierzchnią ziemi.
-
Prawo ciągłości strugi – dla laminarnego przepływu nieściśliwego
płynu prędkość strumienia zmienia się tak, jak zmienia się
odwrotność powierzchni przekroju poprzecznego i jest największa w
najwęższych częściach rurki.
-
A
1
v
1
=A
2
v
2
, gdzie
A
1
,A
2
– pole powierzchni przekroju rury v
1
,v
2
- prędkość cieczy
II.
Przebieg ćwiczenia
Układ pomiarowy składa się z pompy, która tłoczy wodę ze zbiornika A, poprzez szklaną rurę
o dwóch różnych średnicach przekroju do zbiornika B. Część tłoczonej wody jest zwracana z
powrotem do zbiornika A celem uniknięcia gwałtownego wzrostu ciśnienia w układzie w
momencie włączenia pompy przy zamkniętym zaworze nr1. Układ posiada także dwa
zawory: wspomniany już zawór nr1. służący do regulacji wielkości przepływu oraz zawór
nr2.
przed każdym pomiarem zanotowaliśmy początkową różnicę poziomów
cieczy w rurce manometrycznej
-
Pomiarów dokonaliśmy trzykrotnie, dla trzech różnych stopni otwarcia
zaworu nr1.
-
Po otwarciu zaworu nr1 zanotowaliśmy czasy potrzebne do napełnienia
zbiornika B do poziomu 5L, 10L i 15L
-
Zanotowaliśmy także różnice poziomów cieczy
∆
h w rurce
manometrycznej w czasie napełniania danej objętości
-
Zamknęliśmy zawór nr1 i wyłączyliśmy pompę
-
Powtórzyliśmy pomiar dla innych stopni otwarcia zaworu nr1.
Tabela wyników:
a) Wyznaczanie prędkości z równania Bernoulliego:
(
)
2
2
2
1
2
1
2
2
A
A
A
g
h
w
m
a
v
−
⋅
⋅
⋅
⋅
=
ρ
ρ
b) Wyznaczanie prędkości na podstawie pomiaru czasu potrzebnego do przepływu
określonej objętości wody
t
d
V
v
b
2
2
2
4
π
=
Tabela 1. Pomiary dla otwarcia ½ zaworu