Lepkość cieczy jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy. Ciecze o wysokiej lepkości płyną powoli, podczas gdy ciecze o niskiej lepkości płyną szybko. Lawa ma stosunkowo wysoką lepkość; woda ma stosunkowo niski poziom. Możesz zmierzyć lepkość cieczy, mierząc prędkość kuli spadającej przez ciecz. Prędkość kuli w połączeniu ze względnymi gęstościami kuli i cieczy można wykorzystać do obliczenia lepkości cieczy.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Mierząc prędkość metalowej kulki wrzuconej do pojemnika z cieczą, można określić lepkość cieczy.
Obliczanie gęstości kuli
Zmierz masę swojej piłki, używając wagi. Załóżmy na przykład, że masa piłki wynosi 0,1 kilograma (kg).
Znajdź promień kuli, najpierw mierząc średnicę (odległość linii prostej przechodzącej przez kulkę w najszerszej części). Podziel średnicę przez 2; to daje promień twojej piłki. Oblicz objętość kuli, wstawiając promień do równania objętości kuli. Załóżmy, że łożysko kulkowe ma promień 0,01 metra (m). Objętość byłaby:
V=\frac{4}{3} \pi r^3 = \frac{4}{3} \pi 0,01^3 =0.00000419\text{ m}^3
Oblicz gęstość kuli dzieląc jej masę przez jej objętość. Gęstość kuli w przykładzie byłaby:
d=\frac{0.1}{0.00000419}=23,866\text{ kg/m}^3
Obliczanie gęstości cieczy
Zmierz masę pustej butli miarowej. Następnie zmierz masę swojego cylindra miarowego ze 100 mililitrami (ml) płynu. Załóżmy, że pusta butla miała masę 0,2 kg, a z płynem jej masa wynosiła 0,45 kg.
Określ masę płynu, odejmując masę pustego cylindra od masy cylindra z płynem. Na przykładzie: Masa cieczy = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Określ gęstość płynu, dzieląc jego masę przez jego objętość. Przykład:
d=\frac{0.25\text{ kg}}{100\text{ mL}}=0.0025 \text{ kg/mL}=2500\text{ kg/m}^3
1 ml to 1 cm3 i 1 milion centymetrów sześciennych to 1 metr sześcienny
Pomiar lepkości cieczy
Napełnij wysoki cylinder miarowy płynem tak, aby znajdował się około 2 cm od górnej części cylindra. Użyj swojego markera, aby zrobić znak 2 cm pod powierzchnią cieczy. Zaznacz kolejną linię 2 cm od dna cylindra.
Zmierz odległość między dwoma znakami na cylindrze miarowym. Załóżmy, że odległość wynosi 0,3 m.
Pozwól kulce wypłynąć na powierzchnię cieczy i za pomocą stopera zmierz czas, w którym kulka spadnie z pierwszego znaku do drugiego. Załóżmy, że piłka spadła na odległość 6 sekund (s).
Oblicz prędkość spadającej kuli, dzieląc odległość, na jaką spadła, przez czas jej trwania. W przykładzie:
v=\frac{0.3\text{ m}}{6\text{ s}}=0.05\text{ m/s}
Oblicz lepkość cieczy na podstawie zebranych danych:
\text{lepkość}=\frac{2(\text{gęstość kulki}-\text{gęstość cieczy})ga^2}{9v}
gdzie g = przyspieszenie ziemskie = 9,8 m/s2 a = promień łożyska kulkowego v = prędkość łożyska kulkowego przez ciecz
Podłącz swoje pomiary do równania, aby obliczyć lepkość cieczy. Na przykład obliczenie wyglądałoby tak:
\text{lepkość}=\frac{2(23 866-2500)(9.8)(0,01)^2}{9(0,05)}=93,1\text{ paskal sekundy}
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Saldo
- Miernik
- Duży cylinder z podziałką
- Mała metalowa kulka
- Znacznik
- Stoper