 |
|
Определение вязкости исследуемой жидкости
1. Рассчитать средние значения времени и числа колебаний крутильного маятника в исследуемой жидкости.
2. Определить период колебаний по формуле 
.
3. Определить логарифмический декремент затухания в исследуемой жидкости по формуле
.
3. По формуле (3) рассчитать коэффициент вязкости 
, где n0 использовать из первого задания.
4. Т.к. вязкость h – косвенное измерение, а n и t – прямое, то для начала необходимо определить погрешности прямого измерения, а именно, случайные и систематические погрешности измерений n и t. Для этого вычислить случайные погрешности 
и 
i-го измерения, а затем их квадраты. Результаты вычислений занести в таблицу 27. Просуммировать каждый столбец с результатами в таблице 27 и записать сумму каждого столбца в строку S.
Таблица 27. Оценки случайных величин
| № | t, c | 
| 
| n | 
| 
|
| … | ||||||
| S |
5. Найти среднеквадратичные ошибки среднего арифметического 
и 
используя данные из таблицы 27 [см. разд. 2 формула (7)].
6. Найти доверительные интервалы 
, 
задав коэффициент Стьюдента 
для надежности 
из таблицы 29 [см. разд. 2 формула (9)].
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения случайной величины по формуле
.
8. Определить систематическую погрешность dt прибора при измерении времени той или иной величины (половина цены деления шкалы инструмента). Для числа колебаний n взять dn = 0.5.
9. Вычислить абсолютную погрешность измерения систематической величины по формуле
.
10. Вычислить абсолютную погрешность вязкости по формуле
,
а также её относительную погрешность 
. Результат занести в таблицу 25.
10. Окончательный результат записать в виде
при 
, 
.
8.6. Контрольные вопросы
1. От каких величин зависит значение силы трения?
2. Что выражает градиент скорости?
3. Каков физический смысл коэффициента внутреннего трения?
4. Чем отличается дифференциальное уравнение свободных колебаний от дифференциального уравнения затухающих колебаний?
5. Что такое логарифмический декремент затухания?
6. Что называется кинематической вязкостью жидкости? Какова её связь с динамической вязкостью?
7. Каков физический смысл коэффициента затухания среды?
8. Запишите формулу Стокса для силы трения, действующая на сферические объекты в вязкой жидкости. Для каких случаев она справедлива?
9. Какое движение называется ламинарным, турбулентным?
10. В чем заключается физический смысл числа Рейнольдса?
11. Запишите формулу Пуазейля для ламинарного течения вязкой жидкости вдоль трубы.
Приложения
Приложение 1
Таблица 28. Плотность и вязкость воды при различной температуре
| Температура, °С | Плотность, кг/м3 | Динамическая вязкость, 10-3 Па×с | Кинематическая вязкость, 10-6 м2/с |
| 999.9 | 1.787 | 1.787 | |
| 1.519 | 1.519 | ||
| 999.7 | 1.307 | 1.307 | |
| 998.2 | 1.002 | 1.004 | |
| 995.7 | 0.798 | 0.801 | |
| 992.2 | 0.653 | 0.658 | |
| 988.1 | 0.547 | 0.554 | |
| 983.2 | 0.467 | 0.475 | |
| 977.8 | 0.404 | 0.413 | |
| 971.8 | 0.355 | 0.365 | |
| 965.3 | 0.315 | 0.326 | |
| 958.4 | 0.282 | 0.294 |
Приложение 2
Таблица 29. Значение коэффициента Стьюдента
| n | Доверительный интервал Р | ||||
| 0.6 | 0.8 | 0.95 | 0.99 | 0.999 | |
| 1.376 | 3.078 | 12.706 | 63.657 | 636.61 | |
| 1.061 | 1.886 | 4.303 | 9.925 | 31.598 | |
| 0.978 | 1.638 | 3.182 | 5.841 | 12.941 | |
| 0.941 | 1.533 | 2.776 | 4.604 | 8.610 | |
| 0.920 | 1.476 | 2.571 | 4.032 | 6.859 | |
| 0.906 | 1.440 | 2.447 | 3.707 | 5.959 | |
| 0.896 | 1.415 | 2.365 | 3.499 | 5.405 | |
| 0.889 | 1.397 | 2.306 | 3.355 | 5.041 | |
| 0.883 | 1.383 | 2.262 | 3.250 | 4.781 | |
| 0.879 | 1.372 | 2.228 | 3.169 | 4.587 | |
| 0.876 | 1.363 | 2.201 | 3.106 | 4.437 | |
| 0.873 | 1.356 | 2.179 | 3.055 | 4.318 | |
| 0.870 | 1.350 | 2.160 | 3.012 | 4.221 | |
| 0.868 | 1.345 | 2.145 | 2.977 | 4.140 | |
| 0.866 | 1.341 | 2.131 | 2.947 | 4.073 | |
| 0.865 | 1.337 | 2.120 | 2.921 | 4.015 | |
| 0.863 | 1.333 | 2.110 | 2.898 | 3.965 | |
| 0.862 | 1.330 | 2.101 | 2.878 | 3.922 | |
| 0.861 | 1.328 | 2.093 | 2.861 | 3.883 | |
| 0.860 | 1.325 | 2.086 | 2.845 | 3.850 | |
| 0.859 | 1.323 | 2.080 | 2.831 | 3.819 | |
| 0.858 | 1.321 | 2.074 | 2.819 | 3.792 | |
| 0.858 | 1.319 | 2.069 | 2.807 | 3.767 | |
| 0.857 | 1.318 | 2.064 | 2.797 | 3.745 | |
| 0.854 | 1.311 | 2.045 | 2.756 | 3.659 |
Приложение 3
Таблица 30. Формулы вычисления погрешностей для косвенных измерений
Измеряемая величина 
| Погрешность | |
Абсолютная 
| Относительная 
| |
| 
| 
|
|
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
|
|
| 
| 
|
| 
| 
|
Приложение 4
Таблица 31. Плотность некоторых твердых тел при нормальных условиях
| Твердое тело | кг/м3 | Твердое тело | кг/м3 |
| Алюминий | Никель | ||
| Береза (сухая) | Олово | ||
| Бетон | Парафин | ||
| Гранит | Песок (сухой) | ||
| Дуб (сухой) | Платина | ||
| Ель (сухая) | Пробка | ||
| Железо | Свинец | ||
| Сталь | Серебро | ||
| Золото | Сосна (сухая) | ||
| Кирпич | Стекло оконное | ||
| Латунь | Фарфор | ||
| Лед | Цинк | ||
| Медь | Чугун | ||
| Мрамор | Янтарь |
Список Литературы
1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н., Эткин В.С. Курс общей физики. Молекулярная физика.– М.: Просвещение, 1982.
2. Иверонова В.И. Физический практикум.– М., 1967.
3. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика.– М.: Наука, 1976.
4. Кудрявцев Б.Б. Курс физики. Теплота и молекулярная физика.– М.: Просвещение, 1965.
5. Лабораторный практикум по общей физике. Под редакцией Е.М. Гершензона и Н.Н. Малова.– М.: Просвещение, 1985.
6. Лабораторный практикум по физике. Под редакцией А.С. Ахматова.– М.: Высшая школа, 1980.
7. Лабораторный практикум по физике. Под редакцией К.А. Барсукова и Ю.И. Уханова.– М.: Высшая школа, 1988.
8. Радченко И.В. Молекулярная физика.– М.:Наука, 1965.
9. Савельев И.В. Курс общей физики. Механика, колебания и волны, молекулярная физика.–Т.1.– М.: Наука, 1973.
10. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика.– М.: Наука, 1979.
11. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 2006.
12. Иродов В.И., Стрижнев В.С. Практикум по физике.– Минск: Вышэйшая школа, 1973.