Описание установки и методика эксперимента

h AOtSblnBAAAA3AAAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxET81qAjEQvhf6DmEK3mpWRZGtUUQsrAcR tz7AsJkmSzeTJUl19enNodDjx/e/2gyuE1cKsfWsYDIuQBA3XrdsFFy+Pt+XIGJC1th5JgV3irBZ v76ssNT+xme61smIHMKxRAU2pb6UMjaWHMax74kz9+2Dw5RhMFIHvOVw18lpUSykw5Zzg8Wedpaa n/rXKeiOptpdarsw+7axh0dfzcOpUmr0Nmw/QCQa0r/4z11pBbNlnp/P5CMg108AAAD//wMAUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhAASrOV4AAQAA5gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVz XS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEACMMYpNQAAACTAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAxAQAAX3JlbHMv LnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL3Bp Y3R1cmV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAOtSblnBAAAA3AAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAnwIA AGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPcAAACNAwAAAAA= ">

Рис. 1.2.3

Схема установки изображена на рис. 1.2.3. На сосуде 1, заполненном жидкостью с известной плотностью r _ж и неизвестным коэффициентом вязкости h, нанесены метки. Верхняя метка 3 расположена ниже уровня жидкости таким образом, чтобы после неё движение шарика 2 заведомо было установившимся. Нижняя метка 4 удалена от верхней на расстояние l. Измерив это расстояние сантиметровой лентой 6, а время t его прохождения шариком – секундомером 5, можно определить скорость установившегося движения

.                   (1.2.11)

Диаметр D шарика измеряют микрометром 7. По формуле (1.2.9) можно найти коэффициент вязкости через известные или измеряемые величины, подставив в эту формулу соотношения , а также (1.2.11):

.                               (1.2.12)

Порядок выполнения работы

1. Используя справочные материалы, запишите в тетрадь значения плотности материала шарика (свинец) r _ш и жидкости (глицерин) r _ж.

2. Измерьте сантиметровой лентой расстояние l между метками на сосуде (кнопка «Расстояние между метками»), выразите l в метрах и запишите в табл. 1.2.1. Уберите ленту (кнопка «Готово»).

3. Выберите шарик. Измерьте микрометром его диаметр; результаты измерений занесите во второй столбец таблицы.

4. Приготовьте к работе секундомер. Аккуратно опустите шарик в сосуд с глицерином; в момент прохождения им верхней метки включите секундомер, в момент прохождения нижней метки – выключите. Время движения между метками t занесите в таблицу.

5. Повторите пункты 3 и 4 ещё четыре раза с новыми шариками.

6. Для каждого из пяти опытов вычислите по формуле (1.2.12) коэффициент вязкости h, используя при расчётах среднее из трёх значение диаметра шарика D, выраженное в метрах.

7. Найдите среднее значение коэффициента вязкости h _ср. Выполните все расчёты, необходимые для оценки случайной погрешности определения величины h. Задаваясь доверительной вероятностью a = 0,95, рассчитайте погрешность D h по формуле Стьюдента:

.

Здесь  – отклонение от среднего значения в данном (одном из пяти) опытов; – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности  и N =5 опытов.

 

Таблица 1.2.1

№	D, мм	t, с	h, Па × с	D h i, Па × с	(D h i)^2, (Па × с)^2	D h сл., Па × с	ε, %
1
2
3
4
5
l =………………… м   r ш =…………… кг/м ^3   r ж =…………… кг/м ^3			h ср=………..		Σ(D h i)^2=….

 

8. Найдите относительную погрешность , выразите в процентах:

.

9. Сделав необходимые округления, запишите окончательный результат измерения коэффициента вязкости. Сравните полученное значение с табличным.

Расчеты:

Пример расчета коэффициента вязкости:

=

 

 

Расчет среднего арифметического значения коэффициента вязкости:

=

Пример расчёта отклонения от среднего значения коэффициента вязкости:

=

 

Расчет суммы квадратов отклонений от среднего значения:

=

 

 =

 

Расчет случайной погрешности по формуле Стьюдента:

 =

 

Расчёт случайной относительной погрешности коэффициента вязкости:

=