Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Изучить сложение взаимно перпендикулярных колебаний.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
1.Подать на вход Y осциллографа один звуковой сигнал. А на вход Х осциллографа второй сигнал от генератора. При этом переключатель 6 (рис.7) должен быть в крайнем правом положении. В этом положении отключается развертка. 2.Далее установить одинаковые амплитуды и получить на экране осциллографа кривые (фигуры Лиссажу), возникающие в результате сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний. Отношение частот складываемых колебаний выбирать равными 1:1, 1:2, 2:3, 3:4. Зарисовать наблюдаемые фигуры (для фиксации фигур Лиссажу нажать кнопку синхронизации колебаний – 2(рис.9). 3.Проверить правило где число касаний фигуры Лиссажу с горизонтальной и вертикальной сторонами ограничивающего прямоугольника. С помощью этого правила определить неизвестную частоту генератора.
Контрольные вопросы: 1. Уравнение и график гармонических колебаний. 2. Что такое гармоническое колебание, его уравнение и график. 3. При каких условиях наблюдаются биения? 4. При каких условиях наблюдаются фигуры Лиссажу?
Литература: 1. Физический практикум/ Под ред. Г.С. Кембровского – Мн.: изд.-во «Университетское», 1986-352с. 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука, 1990 т1.Механика. 3. Трофимова Т.И. Курс физики.-М: «Высшая школа», 1997.
Лабораторная работа №3 Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Пуазейля.
Цель: определить вязкость воды методом Пуазейля. Оборудование и принадлежности: установка для проведения измерений, мерный стакан, линейка, секундомер.
Схема установки.
Рис. 1
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Прибор состоит из широкой стеклянной трубки 3, заканчивающейся капилляром 4 (рис. 1). Исследуемая жидкость в трубку 3 поступает из сосуда Мариотта 2. Через пробку в верхней части сосуда 2 пропущена длинная стеклянная трубка 1. В трубку 3 жидкость поступает равномерно, что позволяет установить ее уровень в этой трубке постоянным.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ. Для жидкостей характерна достаточно плотная упаковка молекул (об этом свидетельствует их малая сжимаемость). Поэтому каждая молекула, постоянно сталкиваясь с соседними молекулами, в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия. Время от времени молекула, получив от соседней молекулы достаточную энергию, скачком переходит в новое положение равновесия. Дальность этого скачка d примерно равна размеру молекул (10-10м). Среднее время < t >, в течение которого молекула колеблется около данного положения равновесия, называется временем оседлой жизни молекулы. Расчеты показывают, что < t >=< t0 > exp [ DE/(kT) ], (1) где < t0 > – средний период колебаний молекулы; DE – минимальная энергия, которую нужно сообщить молекуле жидкости, чтобы она могла перейти из одного положения равновесия в другое (DЕ ~10-20 Дж); k – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура жидкости. Для воды при комнатной температуре < t0 > ~ 10-13с, а < t > ~ 10-11с. С повышением температуры подвижность молекул возрастает, время оседлой жизни уменьшается. При движении жидкости (или газа) между слоями, перемещающимися с различной скоростью, возникают силы внутреннего трения (вязкости). Эти силы направлены так, что ускоряют медленно движущиеся слои или замедляют быстро движущиеся. Рис. 2 Ньютон установил, что модуль силы внутреннего трения между слоями прямо пропорционален площади их соприкосновения и модулю градиента скорости: (2) где h – коэффициент пропорциональности, называемый вязкостью (или коэффициентом вязкости) жидкости; площадка Sn ориентирована перпендикулярно к градиенту скорости. Между слоями жидкости будет происходить передача импульса. По второму закону Ньютона , (3) где dp – величина импульса, переносимого за время dt от слоя к слою через поверхность Sn, перпендикулярную к направлению переноса импульса. Знак минус указывает, что импульс переносится от слоев, движущихся с большей скоростью, к слоям, движущимся с меньшей скоростью (в нашем случае вдоль оси Х). Импульс, переносимый через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к переносимому потоку импульса за единицу времени, называется плотностью потока импульса : . (4) Соотношения (2)-(4) являются различными формами записи основного закона вязкости - закона Ньютона. Физический смысл коэффициента вязкости h можно определить из любого соотношения. Например, из (4) следует, что вязкость h определяется плотностью потока импульса при градиенте скорости, равном единице. Вязкость жидкости зависит от ее химического состава, примесей и температуры. С повышением температуры Т вязкость жидкости уменьшается по закону h=Аexp [ DE/(kT) ]. (5) Здесь коэффициент А для каждой конкретной жидкости можно приблизительно считать постоянным. Рис. 3 Вязкость газов (паров) в отличие от жидкостей с повышением температуры медленно увеличивается (~ ), при критической температуре Ткр. вязкости жидкости и ее пара сравниваются (рис. 3). Разный характер температурной зависимости вязкости жидкостей и газов указывает на различие механизмов внутреннего трения в них. В газах перенос импульса осуществляется при переходе молекул из слоя в слой благодаря тепловому движению. В жидкостях большую часть времени молекулы колеблются около положения равновесия, скачкообразные переходы редки. Так как молекулы жидкости находятся близко друг к другу, силы молекулярного сцепления между ними значительны. Поэтому одни слои жидкости увлекают (тормозят) соседние слои в основном за счет сил притяжения. Перенос импульса вследствие скачкообразных переходов молекул не играет решающей роли. С повышением температуры расстояния между молекулами увеличиваются, а силы притяжения уменьшаются и, как следствие, уменьшается вязкость. Величина n=h/r (6) называется кинематической вязкостью. Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами. Существует несколько методов определения вязкости: метод Стокса, основанный на измерении скорости падения шарика в исследуемой жидкости; метод Пуазейля, в основе которого лежит измерение объема жидкости (газа), протекающей через капиллярную трубку; метод затухающих колебаний тела, подвешенного на упругой нити в исследуемой среде, и другие. Теория метода. Вязкость жидкости h может быть определена по объему жидкости, протекающей через капиллярную трубку (метод Пуазейля). Этот метод применим только к случаю ламинарного течения жидкости (газа). Пусть на концах вертикальной капиллярной трубки длиной l и радиусом R создана постоянная разность давлений Dp. Выделим внутри капилляра цилиндрический столбик жидкости радиусом r и высотой h. На боковую поверхность этого столбика действует сила внутреннего трения (7) Если p1 и p2 - давление на верхнее и нижнее сечения соответственно, то силы давления и (8) Сила тяжести (9) где r – плотность жидкости. При установившемся движении (10) Отсюда (11) где (p1-p2)/h - изменение давления, приходящееся на единицу длины капилляра. Это постоянная вдоль всего капилляра величина. Поэтому (p1 - p2)/h = Dp/l. (12) После интегрирования (11) с учетом (12) получим (13) При r = R скорость u= 0, следовательно, постоянная интегрирования и (14)
Объем жидкости, протекающей через некоторое сечение трубки в пространстве между цилиндрическими поверхностями радиусами r и r + dr за
время t, определяется по формуле dV = 2prdrut или (15) Полный объем жидкости, протекающей через сечение капилляра за время t: (16) Если разность давлений на концах капилляра создается столбом жидкости высотой H, то Dp = rgH. Тогда (17)
Порядок выполнения задания. 1. Подставить под капилляр стакан, открыть кран в сосуде Мариотта и ожидать, пока уровень жидкости в широкой трубке установится постоянным. 2. Определить время t истечения через капилляр определенного объема жидкости V. Объем жидкости определяют с помощью мерного стакана. 3. Измерить высоту столба жидкости H в широкой трубке и длину капилляра l. 4. По формуле (17) рассчитать вязкость жидкости. 5. Провести ряд повторных наблюдений величин H, l, t, V. 6. По формуле (17) определить <h>.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
Таблица 1.
7. Сравнить полученный результат с табличными данными.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-21; просмотров: 374; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.222.120.131 (0.01 с.) |