Статьи
1. Коротка теорія
У всіх реальних випадках переміщення різних верств рідини з неоднаковими значеннями швидкостей супроводжується більш-менш значними силами внутрішнього тертя. З боку більш швидкого шару на більш повільний діє прискорювальна сила. Навпаки, з боку шару, що рухається повільніше, на більш швидкий діє гальмівна сила. Ці сили спрямовані по дотичній до поверхні шарів.
Мал. 1.1
При падінні кульки у в'язкому середовищі найближчий до нього шар рідини рухається зі швидкістю кульки,
а решта - з усе зменшується швидкістю, якщо розглядати шари в напрямку нормалі до швидкості, тобто від центру до стінки судини. Виникає градієнт швидкості , Що характеризує швидкість зміни її в зазначеному вище напрямку:
Величина сили внутрішнього тертя (по Ньютону) прямо пропорційна градієнту швидкості і площі дотичних шарів:
коефіцієнт пропорційності , Що залежить від природи середовища, називається коефіцієнтом внутрішнього тертя або в'язкістю. Чим більше , Тим найсильнішим серед відрізняється від ідеальної, тим більша потуга внутрішнього тертя в ній виникають. У цій роботі коефіцієнт визначається на досвіді.
Фізичний сенс його формулюється з виразу для сили внутрішнього тертя:
де - коефіцієнт внутрішнього тертя середовища чисельно дорівнює силі внутрішнього тертя, що діє на одиницю поверхні зіткнення шарів при градієнті швидкості, що дорівнює одиниці. В СІ він вимірюється в або .
`` Механізм '' виникнення в'язкості в рідинах або газах, температурна залежність в'язкості вивчається молекулярної фізикою.
Тут мається на меті досвідченого визначення розрахунку із застосуванням законів кінематики і динаміки прямолінійного руху.
На падаючий в в'язкої рідини кулька діє сила опору, спрямована в бік, протилежний швидкості. При малих швидкостях і малих розмірах тел удобообтекаемой форми, коли не виникає вихорів, сила опору обумовлена в'язкістю середовища. Шар рідини, що примикає до тіла, прилипає до його поверхні і захоплюється їм повністю, а наступні шари - з меншою швидкістю. Для випадку безвихрового або ламінарного течії на кульку малого радіусу діє сила опору (no Стокс):
де - в'язкість рідини, - швидкість кульки.
Критерієм застосовності цього виразу є безрозмірне число Рейнольдса. Для розглянутого випадку воно розраховується так:
де - діаметр кульки, - плотіость рідини.
Критичне значення цього числа в даному випадку дорівнює одиниці. якщо перевищує критичне значення, рух рідини турбулентному, закон Стокса застосуємо.
далі: 2. Опис установки і вгору: Лабораторна робота № 5 Назад: Лабораторна робота № 5ЯГПУ, Відділ освітніх інформаційних технологій
02.07.2010