Вимірювання в’язкості рідини

Мета:Виміряти абсолютну та кінематичну в’язкість олії.

Обладнання:лінійка, секундомір, терези, скляна трубка, металева кулька штангенциркуль, олія.

Теоретичні відомості

Сили що виникають між суміжними шарами рідини і направлені по дотичній до їх поверхні називаються силами в’язкості, або внутрішнього тертя.

Абсолютна в’язкість вимірюється на практиці у пуазейлях,

1Па с = 10 пз(пуазейль).

Кінематичнав’язкість визначається за формулою:

 

,

 

де – кінематична в’язкість, м2 /с;

- абсолютна в’язкість, Па с;

– густина речовини кг/м3.

На практиці застосовують одиниці вимірювання стокси: 1ст=1см2/с.

Величина, обернена до абсолютної в’язкості називається текучістю і позначається 1/.

Абсолютна в’язкість залежить від температури, з підвищенням якої швидко зменшується.

Для практичного визначення абсолютної в‘язкості рідини, при рівномірному русі кульки у в’язкій рідині, користуються формулою Стокса:

 

, де

 

r – радіус кульки, м;

– швидкість руху кульки, м/с.

Оскільки на кульку діє ще й сила тяжіння, то сила опору компенсується силою тяжіння, тому можна записати

 

.

 

Звідки

.

 

Порядок виконання роботи:

1. Виміряйте масу кульки і занесіть її значення у таблицю.

2. За допомогою штангенциркуля виміряйте діаметр кульки, обчисліть радіус кульки та занесіть його значення до таблиці.

3. Виміряйте довжину скляної трубки. Занесіть її значення до таблиці

4. Заповніть скляну трубку олією та помістіть туди кульку, закрийте отвори трубки.

5. Розташуйте трубку вертикально і дочекайтеся поки кулька дістане її нижнього

отвору.

6.Переверніть трубку на 180 градусів і за допомогою секундоміра визначте час вертикального падіння кульки у олії. Значення часу занесіть у таблицю.

7. За допомогою формули для визначення швидкості рівномірного руху обчисліть значення швидкості кульки. Дані занесіть до таблиці.

8. За формулою

 

 

обчисліть значення абсолютної в’язкості олії.

9. За формулою

 

обчисліть значення кінематичної в’язкості олії.

10. Обчисліть відносну похибку вимірювання абсолютної в’язкості олії за формулою

 

.

 

11. Обчисліть абсолютну похибку вимірювання за формулою .

12. Результат подайте у вигляді .

l, м t, c m, кг r, м , , , , % , ,
                   

13. Зробіть висновок по роботі

Лабораторна робота № 3

 

Визначення електричної ємності конденсатора

Мета:Визначити електричну ємність конденсатора.

Обладнання:Джерело струму, міліамперметр, конденсатори відомої і невідомої ємності, двополюсний перемикач, з’єднувальні провідники.

Теоретичні відомості

Важливою характеристикою будь-якого конденсатора є його електрична ємність С – фізична величина, яка дорівнює відношенню заряду конденсатора до різниці потенціалів між його обкладинками:

.

 

В системі СІ вимірюється у фарадах (Ф). Ємність конденсатора можна виміряти дослідним шляхом.

Порядок виконання роботи:

1. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рисунку. У коло увімкнути конденсатор відомої ємності.

 

 

mA

 

2. Конденсатор зарядити; для цього з’єднати його (вимикачем) на короткий час з джерелом електричного струму.

3. Сконцентрувавши увагу на міліамперметрі, швидко замкнути конденсатор на вимірювальний прилад і визначити кількість поділок, що відповідають максимальному відхиленню стрілки.

4. Дослід повторити тричі і визначити середнє значення ncер.

5. Найти відношення кількості поділок до ємності конденсатора за формулою:

 

.

 

6. Результати вимірювань та обчислень записати в таблицю:

№ з/п Ємність конденса-торів С. мкФ Число поділок за шкалою міліамперметра n Середнє значення кількості поділок nсер Відношен- ня числа кількості поділок до ємності . Визначена ємність конденса-тора Сx, мкФ Відносна похибка
             

7.Дослід повторити з конденсатором невідомої ємності Сх. Визначити у цьому випадку кількість поділок nх и знайти ємність із співвідношення

.

8.Дізнатися у викладача значення ємності досліджуваного конденсатора, прийнявши її за табличне значення, визначити відносну похибку вимірювання.

9.Зробити висновок по роботі.

Контрольні запитання

1. Конденсатор у перекладі – згущувач. За якої причини приладу дається така назва?

2. У чому полягає суть вищезазначеного метода для визначення ємності конденсатора?

3. Пояснити, чи можливо співвідношення

прочитати так: ємність конденсатора прямо пропорційна його заряду і обернено пропорційна напрузі між його обкладинками?

4. Чому ємність конденсатора є сталою?Від чого і як залежить ємність плоского конденсатора? Запишіть формулу цієї ємності.

Додаткове завдання

1. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рисунку. У коло увімкнути два паралельно з’єднаних конденсатора відомої ємності.

 

C1 mA

 

C2

 

2. Повторити дослід ( п.7) і знайти ємність батареї паралельно з‘єднаних конденсаторів Спар.

3. Перевірити співвідношення

Спар =С1 + С2

і зробити висновок.

4. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рисунку. У коло увімкнути два послідовно з‘єднаних конденсатори відомої ємності.

 

 

C1 C2 mA

 

 

5. Повторити дослід ( п.7) і знайти ємність батареї послідовно з‘єднаних конденсаторів Спос.

6. Перевірити співвідношення

 

 

і зробити висновок.

Лабораторна робота № 4

 

Вивчення першого правила Кірхгофа для кола постійного струму

Мета:Дослідним шляхом переконатися у вірності правила Кірхгофа.

Обладнання:Амперметри постійного стуму ( 3 шт.), реостат, джерело постійного струму, вимикач, з’єднувальні провідники.

Теоретичні відомості

Перше правило Кірхгофа стверджує: алгебраїчна сума сил струмів у заданій точці електричного кола дорівнює нулю

.

При цьому треба враховувати, що струми, які входять у точку – позитивні, виходять з точки – негативні.

Порядок виконання роботи:

1. Зібрати електричне коло за схемою, зображеною на малюнку.

 

A1 A2

A3

2. Замкнути коло, зняти показання амперметрів А1, А2, А3.

3. Змінити за допомогою реостата загальний опір кола і знову зняти показання амперметрів. (Повторити п.3)

4. Результати вимірювань занести в таблицю:

№ досліду Показання амперметрів І2 + І1, А
І1, А І2, А І3, А
       
       
       

5. Аналізуючи дані таблиці, зробити висновок про виконання першого правила Кірхгофа.

Контрольні запитання

1. Як вмикається амперметр у електричне коло?

2. Чому дорівнює сила струму у нерозгалуженій частині кола, якщо відома сила струму у кожному резисторі, що з’єднані паралельно?

3. Як знайти загальний опір електричного кола, що складається з п’яти паралельно з’єднаних резисторів однакового опору?

4. Сформулювати перше та друге правила Кірхгофа.

Лабораторна робота №5