Методы определения вязкости

Методы определения вязкости

1. Метод Стокса¹.Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз, действуют три силы: сила тяжестиP = ⁴/₃r³g( — плотность шарика), сила Архимеда F_A = ⁴/₃r³'g(' — плотность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом:F=6rv,гдеr— радиус шарика, v— его скорость. При равномерном движении шарика p = f_a + f,

Или⁴/₃r³g = ⁴/₃г³'g + бrv,откуда

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости (газа).

2. Метод Пуазейля². Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Рассмотрим капилляр радиусом Rи длиной l. В жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом rи толщиной dr (рис. 54). Сила внутреннего трения (см. (31.1)), действующая на боковую поверхность этого слоя,

гдеdS — боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус означает, что при возрастании радиуса скорость уменьшается.

Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действующей на его основание:

После интегрирования, полагая, что у стенок имеет место прилипание жидкости, т. е. скорость на расстоянии Rот оси равна нулю, получим

Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы (см. также рис.53). За времяtиз трубы вытечет жидкость, объем которой

откуда вязкость

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Детлаф А.А. Курс физики: учеб. пособие для вузов / А.А. Детлаф. ‒ 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2003. – 718 с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие / Т.И. Трофимова. ‒ 3-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2003. – 542 с.

3. Ю.А. Барков, Г.Н. Вотинов, О.М. Зверев, А.В. Перминов. КРАТКИЙ КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ. Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2015