Το υγρό ιξώδες είναι ένα μέτρο της εσωτερικής τριβής ενός υγρού. Τα υγρά με υψηλό ιξώδες ρέουν αργά, ενώ τα υγρά χαμηλού ιξώδους ρέουν γρήγορα. Η λάβα έχει σχετικά υψηλό ιξώδες. το νερό έχει σχετικά χαμηλό. Μπορείτε να μετρήσετε το ιξώδες ενός υγρού μετρώντας την ταχύτητα μιας σφαίρας καθώς πέφτει μέσα από το υγρό. Η ταχύτητα της σφαίρας, σε συνδυασμό με τις σχετικές πυκνότητες της σφαίρας και του υγρού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του ιξώδους του υγρού.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Μετρώντας την ταχύτητα μιας μεταλλικής σφαίρας που πέφτει σε ένα δοχείο υγρού, μπορείτε να προσδιορίσετε το ιξώδες του υγρού.
Υπολογισμός της πυκνότητας της μπάλας
Μετρήστε τη μάζα της μπάλας σας, χρησιμοποιώντας το υπόλοιπό σας. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι η μάζα της μπάλας είναι 0,1 κιλά (kg).
Βρείτε την ακτίνα της μπάλας μετρώντας πρώτα τη διάμετρο (απόσταση ευθείας γραμμής μέσω της μπάλας στο ευρύτερο τμήμα) Διαιρέστε τη διάμετρο με 2. Αυτό δίνει την ακτίνα της μπάλας σας. Υπολογίστε τον όγκο της μπάλας συνδέοντας την ακτίνα στην εξίσωση για τον όγκο μιας σφαίρας. Ας υποθέσουμε ότι το ρουλεμάν έχει ακτίνα 0,01 μέτρων (m). Ο τόμος θα είναι:
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0,01 ^ 3 = 0,00000419 \ κείμενο {m} ^ 3
Υπολογίστε την πυκνότητα της μπάλας διαιρώντας τη μάζα της με τον όγκο της. Η πυκνότητα της μπάλας στο παράδειγμα θα είναι:
d = \ frac {0.1} {0.00000419} = 23.866 \ κείμενο {kg / m} ^ 3
Υπολογισμός της πυκνότητας του υγρού
Μετρήστε τη μάζα του βαθμονομημένου κυλίνδρου όταν είναι άδεια. Στη συνέχεια μετρήστε τη μάζα του βαθμονομημένου κυλίνδρου σας με 100 ml υγρού σε αυτό. Ας υποθέσουμε ότι ο άδειος κύλινδρος είχε μάζα 0,2 kg, και με υγρό η μάζα του ήταν 0,45 kg.
Προσδιορίστε τη μάζα του ρευστού αφαιρώντας τη μάζα του κενού κυλίνδρου από τη μάζα του κυλίνδρου με το ρευστό. Στο παράδειγμα: Μάζα υγρού = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Προσδιορίστε την πυκνότητα του υγρού διαιρώντας τη μάζα του με τον όγκο του. Παράδειγμα:
d = \ frac {0,25 \ κείμενο {kg}} {100 \ κείμενο {mL}} = 0,0025 \ κείμενο {kg / mL} = 2,500 \ κείμενο {kg / m} ^ 3
1 mL ισούται με 1 cm3 και 1 εκατομμύριο κυβικά εκατοστά ίσο με 1 κυβικό μέτρο
Μέτρηση του ιξώδους του υγρού
Γεμίστε τον ψηλά βαθμονομημένο κύλινδρο με το υγρό, ώστε να απέχει περίπου 2 cm από την κορυφή του κυλίνδρου. Χρησιμοποιήστε το δείκτη σας για να κάνετε ένα σημάδι 2 cm κάτω από την επιφάνεια του υγρού. Σημειώστε μια άλλη γραμμή 2 cm από το κάτω μέρος του κυλίνδρου.
Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο σημαδιών στον βαθμονομημένο κύλινδρο. Ας υποθέσουμε ότι η απόσταση είναι 0,3 m.
Αφήστε την μπάλα να πάει στην επιφάνεια του υγρού και χρησιμοποιήστε το χρονόμετρο για να διαρκέσει πόσο καιρό χρειάζεται για να πέσει η μπάλα από το πρώτο σημάδι στο δεύτερο σημάδι. Ας υποθέσουμε ότι χρειάστηκε η μπάλα 6 δευτερόλεπτα για να πέσει η απόσταση.
Υπολογίστε την ταχύτητα της μπάλας που πέφτει διαιρώντας την απόσταση που έπεσε με το χρόνο που χρειάστηκε. Στο παράδειγμα:
v = \ frac {0,3 \ text {m}} {6 \ text {s}} = 0,05 \ κείμενο {m / s}
Υπολογίστε το ιξώδες του υγρού από τα δεδομένα που έχετε συλλέξει:
\ text {viscosity} = \ frac {2 (\ text {μπάλα πυκνότητα} - \ text {υγρή πυκνότητα}) ga ^ 2} {9v}
όπου g = επιτάχυνση λόγω βαρύτητας = 9,8 m / s2 a = ακτίνα ρουλεμάν v = ταχύτητα ρουλεμάν μέσω υγρού
Συνδέστε τις μετρήσεις σας στην εξίσωση για να υπολογίσετε το ιξώδες του υγρού. Για παράδειγμα, ο υπολογισμός θα μοιάζει με τον εξής:
\ text {viscosity} = \ frac {2 (23.866-2.500) (9.8) (0.01) ^ 2} {9 (0.05)} = 93.1 \ κείμενο {pascal δευτερόλεπτα}
Πράγματα που θα χρειαστείτε
- Ισορροπία
- ΡΑΒΔΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ
- Μεγάλος ογκομετρικός κύλινδρος
- Μικρή μεταλλική μπάλα
- Σημάδι
- Χρονόμετρο
