粘度の計算方法

液体の粘度は、液体の内部摩擦の尺度です。 高粘度の液体はゆっくりと流れますが、低粘度の液体は速く流れます。 溶岩は比較的粘度が高いです。 水は比較的低いです。 球が液体を通過するときの速度を測定することにより、液体の粘度を測定できます。 球と液体の相対密度と組み合わせた球の速度を使用して、液体の粘度を計算できます。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

液体の容器に落下した金属球の速度を測定することにより、液体の粘度を測定できます。

ボールの密度の計算

バランスを使用して、ボールの質量を測定します。 たとえば、ボールの質量が0.1キログラム(kg)であるとします。

最初に直径(最も広い部分でボールを通る直線の距離)を測定することにより、ボールの半径を見つけます。 直径を2で割ります。 これにより、ボールの半径がわかります。 球の体積の方程式に半径を差し込んで、ボールの体積を計算します。 ボールベアリングの半径が0.01メートル(m)であるとします。 ボリュームは次のようになります。

V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0.01 ^ 3 = 0.00000419 \ text {m} ^ 3

ボールの質量を体積で割って、ボールの密度を計算します。 この例のボールの密度は次のようになります。

d = \ frac {0.1} {0.00000419} = 23,866 \ text {kg / m} ^ 3

液体の密度の計算

空のメスシリンダーの質量を測定します。 次に、100ミリリットル(mL)の液体が入ったメスシリンダーの質量を測定します。 空のシリンダーの質量が0.2kgで、流体を使用した場合の質量は0.45kgであるとします。

流体を含むシリンダーの質量から空のシリンダーの質量を差し引くことにより、流体の質量を決定します。 例:液体の質量= 0.45 kg-0.2 kg = 0.25 kg

流体の質量を体積で割って、流体の密度を決定します。 例:

d = \ frac {0.25 \ text {kg}} {100 \ text {mL}} = 0.0025 \ text {kg / mL} = 2,500 \ text {kg / m} ^ 3

1mLは1cmに相当します3 そして 100万立方センチメートルは1立方メートルに等しい

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液体の粘度の測定

背の高いメスシリンダーに液体を入れて、シリンダーの上部から約2cmになるようにします。 マーカーを使用して、液体の表面から2cm下にマークを付けます。 シリンダーの底から2cmのところに別の線をマークします。

メスシリンダーの2つのマーク間の距離を測定します。 距離が0.3mであると仮定します。

ボールを液体の表面に置き、ストップウォッチを使用して、ボールが最初のマークから2番目のマークに落ちるまでの時間を計ります。 ボールが距離を落とすのに6秒かかったとしましょう。

落下した距離をかかった時間で割って、落下するボールの速度を計算します。 例では:

v = \ frac {0.3 \ text {m}} {6 \ text {s}} = 0.05 \ text {m / s}

収集したデータから液体の粘度を計算します。

\ text {viscosity} = \ frac {2(\ text {balldensity}-\ text {liquiddensity})ga ^ 2} {9v}

ここで、g =重力による加速度= 9.8 m / s2 a =ボールベアリングの半径v =液体を通過するボールベアリングの速度

測定値を方程式に代入して、液体の粘度を計算します。 この例では、計算は次のようになります。

\ text {viscosity} = \ frac {2(23,866-2,500)(9.8)(0.01)^ 2} {9(0.05)} = 93.1 \ text {パスカル秒}

必要なもの

  • 残高
  • メートルスティック
  • 大型メスシリンダー
  • 小さな金属球
  • マーカー
  • ストップウォッチ
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