Определение размеров шариков

Шарики (6 штук друг за другом на специальной подставке с углублениями) располагают на предметном столике 1 микроскопа МИР-12 (рис.13.3) так, чтобы они попадали в поле зрения. Окуляр 2 настраивают на резкое изображение визира внутри окуляра. Объектив 3 настраивают на резкое изображение шарика. Определяют размеры шариков как разность между правым n" и левым n' отсчетами для каждого шарика. В целях уменьшения

Рис. 13.3

инструментальной ошибки, следует снимать отсчеты за один проход от первого до шестого шарика, вращая

Рис.22.3

ручку барабана 4 в одну сторону. При этом визир устанавливают, касаясь шарика слева, и записывают отсчет n': целые – по миллиметровой шкале 5, десятые и сотые доли миллиметра – по барабану 4 против горизонтальной насечки. Цена деления барабана 0,01 мм. Затем визир устанавливают справа от этого же шарика, записывают отсчет n". И переходят к следующему шарику и.т.д. Вычисляют диаметр каждого шарика d_i = n" - n' (i = 1,2,..,6). Результаты измерений заносят в табл. 13.1.

Затем ручкой барабана тубус микроскопа возвращают в исходное положение и проводят те же измерения еще два раза.

Рис. 22.3

После этого определяют среднее арифметическое значение диаметра каждого шарика.

Таблица 13.1

№ п/п

Номера шариков

n’

n’’

d1

n’

n’’

d2

n’

n’’

d3

n’

n’’

d4

n’

n’’

d5

n’

n’’

d5

di ср

Определение установившейся скорости движения и

Коэффициента вязкости

Для определения установившейся скорости движения шариков используют высокую мензурку с жидкостью – глицерином или касторовым маслом.

Для определения области установившегося движения в мензурке наблюдают за движением 2-х (из шести) шариков по очереди в сосуде с жидкостью. На мензурку с жидкостью надеты три нити, которые можно перемещать по ней. Средняя нить установлена примерно посередине сосуда. Линейкой измеряют расстояние от верхней нити до средней l₁ и от средней до нижней – l₂.

Затем, подготовив секундомер, смотрят на верхнее нитяное кольцо так, чтобы глаза находились на его уровне. В тот момент, когда шарик пройдет через плоскость верхней нити, секундомер включают. Запоминают время (не выключая секундомер), когда шарик пройдет через плоскость средней нити t ₁. Когда шарик пройдет плоскость нижней нити, секундомер выключают – t. Вычисляют время прохождения шариком расстояния от средней до нижней нити: t ₂ =t – t ₁.

Теперь определяют скорости v ₁ = l ₁/ t ₁ и v ₂ = l ₂/ t ₂, если v ₁ v ₂,то можно считать, область установившегося движения выбрана правильно. Если скорости не совпадают, следует крайние нити опустить ниже, не смещая средней нити. Повторить измерения.

После того, как область установившегося движения определена (это расстояние l = l ₁ + l ₂ между верхней и нижней нитью), измеряют время движения каждого из оставшихся четырех шариков на этом отрезке. Затем определяют скорость установившегося движения v _i = l / t _i. Подставив r_i = d_iср /2, в (13.3), получим рабочую формулу для вычисления коэффициента вязкости жидкости:

, i = 1-4. (13.4)

Результаты измерений и расчетов коэффициента вязкости по формуле (13.4) занести в табл. 13.2.

l = ……., м Таблица 13.2

Номер шарика	t, с	v, м/с	dср, м	, Па·с

 

При расчете вязкости принимать: ρ_ш = 7,8·10³ кг/м³, ρ _{глицерин} = 1,26·10³ кг/м³, ρ _{касторовое масло} = 0,97·10³ кг/м³, g = 9,81 м/с².

 

Обработка результатов измерения

 

1. Определить абсолютную погрешность коэффициента вязкости жидкости по разбросу полученных четырех значений как результат прямых измерений ( = 0,95).

2. Вычислить относительную погрешность.

3. Сравнить полученный результат с табличным (для температуры воздуха в лаборатории на момент проведения опыта) и сделать соответствующий вывод.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Как молекулярно-кинетическая теория объясняет природу внутреннего трения?

2. Напишите динамическое уравнение движения тела в вязкой среде.

3. Какой физический смысл коэффициента вязкости жидкости? Единицы измерения коэффициента вязкости.

4. От каких параметров зависит коэффициент вязкости жидкости?

 

Литература: [ 1, § 78, 79, 92]; [ 3, § 86, 89];[ 4, § 10.6-10.8 ]; [ 5 ].

 

Лабораторная работа № 14

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОЗДУХА

 

Цель работы – изучение процесса теплопередачи и определение теплопроводности воздуха.

Приборы и принадлежности: установка ФПТ1-3.