Slezská univerzita v Opavě – Filosoficko-přírodovědecká fakulta Fyzikální praktikum I – Mechanika a molekulová fyzika Jméno: Ročník, obor: Vyučující: Akademický rok: 2021/2022 Spolupracující: Název úlohy: Viskozita kapaliny Datum měření: Číslo úlohy: Datum odevzdání: Teoretický úvod Rychlost proudění kapaliny v trubici není v celém průřezu stejná. Největší je v ose trubice, nulová je při stěnách. Je to způsobeno vnitřním třením (viskozitou). Změnu rychlosti jednotlivých vrstev udává gradient rychlosti , kde v je rychlost a z vzdálenost vrstev. Tečné napětí τ, které udává sílu připadající na jednotku plochy, má pak velikost τ = η . η je dynamická viskozita. Tato veličina je charakteristická pro každou kapalinu. Pohybuje-li se těleso v kapalině, je brzděno. Velikost odporové síly udává Stokesův zákon. Pro těleso tvaru koule platí F = 6πηrv, kde η je dynamická viskozita, r poloměr koule a v rychlost pohybu tělesa. Padá-li těleso v kapalině, pohybuje se zpočátku zrychleně a po dosažení tzv. mezní rychlosti rovnoměrně. Na těleso působí odporová síla F, tíha F[g] a vztlaková síla F[vz]. Platí F = F[g] - F[vz] [ ] 6πηrv = Vρ g – Vρ[K ]g Kde V je objem koule, ρ hustota koule, ρ[K ]hustota kapaliny, g tíhové zrychlení. Po dosazení a úpravě pro dynamickou viskozitu platí: η = (ρ - ρ[K]) r^2 Úkol Změřte dynamickou viskozitu glycerínu. K měření užijte tři různé kuličky. . Pomůcky Odměrný válec s glycerínem, pinzeta, tři různé kuličky, laboratorní váhy, mikrometr, hustoměr, stopky Postup měření: 1. Určete hmotnost kuličky a její poloměr. Protože kulička má malou hmotnost, zvažte pět kuliček a pak vypočtěte hmotnost jedné kuličky. Z naměřených hodnot vypočtěte hustotu kuličky. 2. Hustoměrem určete hustotu glycerínu. 3. Na válci jsou dvě značky ve vzdálenost l = 0,22 m. Do válce ponořte pinzetou malou skleněnou kuličku a změřte dobu pohybu mezi oběma značkami. Měření opakujte desetkrát. Vypočtěte rychlost pohybu kuličky a dynamickou viskozitu glycerínu. 4. Měření a výpočty proveďte pro další dvě kuličky. 5. Výslednou dynamickou viskozitu glycerínu určete jako aritmetický průměr viskozit určených pro různé kuličky. Měření hmotnosti a poloměru kuličky a výpočet hustoty kuličky a) malá skleněná kulička m = n r[m] D r[m] D^2 r[m^2] 1. ^ ^ 2. 3. 4. 5. S = V = ρ = b) velká skleněná kulička m = n r[m] D r[m] D^2 r[m^2] 1. ^ ^ 2. 3. 4. 5. S = V = ρ = c) hliněná kulička m = n r[m] D r[m] D^2 r[m^2] 1. ^ ^ 2. 3. 4. 5. S = V = ρ = Měření hustoty glycerínu ρ[K] = Měření doby pohybu kuličky, výpočet rychlosti a dynamické viskozity a) malá skleněná kulička n t[s] D t[s] D^2 t[s^2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S l = v = η = b) velká skleněná kulička n t[s] D t[s] D^2 t[s^2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S l = v = η = c) hliněná kulička n t[s] D t[s] D^2 t[s^2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S l = v = η = Výpočet dynamické viskozity glycerínu η = ^ Závěr Dynamická viskozita glycerínu je