Главная | Обратная связь

Описание экспериментальной виртуальной лабораторной установки

 

Для опыта используется виртуальная лабораторная установка, включающая в себя стеклянный цилиндр, в который налита исследуемая жидкость (глицерин).

На цилиндре имеются две метки. Верхняя метка помещена на несколько сантиметров ниже уровня жидкости, чтобы к тому моменту, когда шарик проходит мимо нее, его движение уже было установившимся. Цилиндр закрыт пробкой с воронкой, в которую опускается шарик, двигающийся в дальнейшем примерно по оси цилиндра так, чтобы на его движение не влияли стенки.

Исследуемой жидкостью является глицерин, плотность которого r = (1,26±0,01)10³ кг/м³. Исследуемые шарики изготовлены из стали с плотностью r₀ = (7,8±0,1)10³ кг/м³.

Время t прохождения шарика от одной метки до другой измеряется цифровым секундомером. Расстояние l между метками задается с точностью 0,1%. Таким образом, скорость шарика без труда может быть вычислена: V = l/t. Установка позволяет изменять диаметр шарика с точностью 0,05%.

Порядок выполнения работы

1. Задать длину пробега шарика и диаметр шарика.

2. Сбросить шарик. Когда шарик окажется на уровне верхней метки, запустить секундомер кнопкой «СТАРТ».

3. При прохождении шариком нижней метки остановить секундомер кнопкой «СТОП». Записать результат измерения в таблицу.

4. Кнопкой «СБРОС» установить нуль на табло секундомера.

5. Повторить пп.1 – 4, произведя измерения с несколькими шариками (7 – 10) разных диаметров.

6. Результаты занести в таблицу.

 

Таблица результатов измерений и вычислений

№ п.п.	d ·10 -3, м	t, c	l, м	V, м/с	hi, Па·с	, Па·с	Dhi, Па·с	Re

 

7. Вычислив значение скорости движения шарика, по формуле (8) вычислить h, затем вычислить среднее значение. Результаты измерений, для которых Re ³ 1, при вычислениях среднего значения учитывать не следует.

 

(n = 7 ¸ 10) (9)

8. Вычислить абсолютную погрешность измерений

 

(10)

9. Вычислить среднеквадратичную погрешность S:

 

. (11)

10. Вычислить случайную погрешность определения коэффициента вязкости

, (12)

где t_p,n – коэффициент Стьюдента, определяемый для доверительной вероятности P = 0,95 в зависимости от числа измерений.

11. Вычислить систематическую погрешность измерений для наибольшего и наименьшего шарика по формуле

. (13)

 

12. Наибольшую систематическую погрешность измерений сравни­вают со случайной погрешностью и, пользуясь правилами обработки результатов измерений, находят суммарную погрешность

(14)

13. Записать результат определения коэффициента вязкости глицерина в виде

Па·с

14. Вычислить относительную погрешность определения коэффициента вязкости глицерина.

 

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Наименование и цель лабораторной работы;

2. Рабочая схема;

3. Расчетные формулы;

4. Таблицы измерений и вычислений;

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Каков физический смысл коэффициента динамической вязкости?

2. Что такое градиент скорости?

3. Какое течение жидкости называется ламинарным? турбулентным?

4. Что характеризует число Рейнольдса?

5. Сформулируйте и поясните законы Паскаля и Архимеда.

6. Что характерно для установившегося течения жидкости?

7. Каков физический смысл уравнения неразрывности для несжимаемой жидкости и как его вывести?

8. Каков физический смысл уравнения Бернулли для несжимаемой жидкости и как его вывести?

9. Как в потоке жидкости измерить статическое давление?

10. Как в потоке жидкости измерить динамическое давление?

11. Как в потоке жидкости измерить полное давление?