 |
|
Погрешности косвенных измерений.
Кафедра общей и технической физики
Лабораторная работа № 13
Вариант 10
По дисциплине:ФИЗИКА
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: «Определение коэффициента вязкости жидкости
(метод стокса)»
Выполнил: студент гр. БТБ - 13 _________ /Чешкова К.Н./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент ____________ /Смирнова Н.Н./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Цель работы:определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.
Краткое теоретическое содержание:
a) явление, лежащее в основе работы –вязкость.
б) определения физических понятий, объектов, процессов и величин:
Вязкость— свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого.
Коэффициент вязкости (динамическая вязкость) — коэффициент пропорциональности, который зависит от рода жидкости и от температуры.
в) законы и соотношения:
1. Закон Стокса.
, (1)
где 
скорость движения шарика, [ 
] = м/с,
радиус шарика, [ ] = м
2. Сила тяжести:
. (2)
3. Закон Архимеда:
. (3)
Схема приложения сил
сила тяжести, действующая на шарик, [ 
] = Н;
сила внутреннего трения, [ 
] = H;
в. 
выталкивающая сила, [ 
] = H.
Основные расчетные формулы
(4)
коэффициент вязкости жидкости, [ 
] = Па 
с,
радиус шарика, [ ] = м,
плотность шарика, [ 
] = кг/м3,
плотность жидкости, [ 
] = кг/м3,
модуль скорости движения шарика, [ ] = м/с.
, (5)
где 
длина пути, на котором скорость шарика постоянна, [ 
] = м,
время прохождения шарика участка пути , [ ] = c.
, (6)
где радиус шарика, [ ] = м,
диаметр шарика, [ ] = м.
(7)
среднее значение коэффициента вязкости жидкости, [ 
] = Па с,
номер измерения,
значение коэффициента вязкости жидкости -того измерения, [ ] = Па с.
Погрешности прямых измерений.
1. Диаметра шарика:
0,025 
м.
2. Времени:
0,01 с.
3. Температуры:
0,1 
.
4. Пути:
5 м.
5. Плотности шарика:
1 кг/м3 .
6. Плотности жидкости:
1 кг/м3.
Погрешности косвенных измерений.
1. Погрешность косвенного измерения среднего значения вязкости жидкости:
. (8)
2. Погрешность косвенного измерения среднего значения скорости шарика:
, (9)
где 
- средняя абсолютная погрешность измерения скорости шарика, [ 
] = м/с,
- модуль средней скорости движения шарика, [ 
] = м/с,
- длина пути, [ ] = м,
- среднее значение времени, затраченное на прохождение шарика участка пути, [ ] = с.
3. Средняя абсолютная погрешность измерения радиуса шарика:
(10)
где 
- среднее значение радиуса шарика, [ ] = м.
Таблица 1.Результаты измерений и вычислений.
|
| 
| 
| 
| 
| 
| |
| Ед. изм. № | дел. | 10-3м | 10-3м | с | 10-3·м/с | Па·с | Па·с |
| 81 | 4,05 | 2,025 | 6,81 | 55,36 | 1,10 | 0,03 | |
| 4,00 | 2,00 | 6,81 | 55,36 | 1,07 | |||
| 4,10 | 2,05 | 6,85 | 55,04 | 1,13 | |||
| 4,05 | 2,025 | 6,70 | 56,26 | 1,08 | |||
| 4,00 | 2,00 | 6,73 | 56,01 | 1,06 | |||
| 4,10 | 2,05 | 6,88 | 54,79 | 1,14 | |||
| 4,05 | 2,025 | 6,83 | 55,19 | 1,10 | |||
| 3,95 | 1,975 | 6,81 | 55,36 | 1,04 | |||
| 4,10 | 2,05 | 6,74 | 55,93 | 1,11 | |||
| 3,95 | 1,975 | 6,90 | 54,64 | 1,06 |
Исходные данные
=0,97·103 кг/м3;
ρ= 7,80·103 кг/м3;
= 377·10-3 м;
= 24,6 ;
Цена деления микроскопа – 0,05 мм/дел.
Вычисления
Данные для вычислений взяты из 1 строки таблицы 1.
Значение радиуса шарика:
.
Значение модуля скорости шарика:
.
Значение коэффициента вязкости жидкости:
.
Среднее значение коэффициента вязкости жидкости:
Абсолютная погрешность косвенного измерения среднего значения вязкости жидкости: 
Отклонение экспериментального значения вязкости жидкости от справочного
Вывод:
Сравнив результат, полученный экспериментальным путем, со справочным значением 
Па с , получила отклонение в 11,7%. Это могло быть следствием неточной методики, например, не учтено изменение значения коэффициента вязкости от температуры, при которой проводился эксперимент.