В'язкість рідини - це міра внутрішнього тертя рідини. Рідини з високою в'язкістю течуть повільно, тоді як рідини з низькою в'язкістю швидко течуть. Лава має відносно високу в’язкість; води має відносно низький. Ви можете виміряти в’язкість рідини, вимірявши швидкість кулі, яка падає крізь рідину. Швидкість кулі в поєднанні з відносною щільністю кулі та рідини можна використовувати для розрахунку в'язкості рідини.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Вимірюючи швидкість металевої кульки, що впала в ємність з рідиною, ви можете визначити в'язкість рідини.
Розрахунок щільності кульки
Виміряйте масу своєї кульки, використовуючи баланс. Наприклад, припустимо, маса кульки становить 0,1 кілограма (кг).
Знайдіть радіус кулі, попередньо вимірявши діаметр (відстань прямої лінії через кульку в найширшій частині). Ділимо діаметр на 2; це дає радіус вашої кулі. Обчисліть об’єм кулі, підключивши радіус до рівняння об’єму кулі. Припустимо, кульовий підшипник має радіус 0,01 метра (м). Обсяг буде:
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3 = \ frac {4} {3} \ pi 0,01 ^ 3 = 0,00000419 \ text {m} ^ 3
Обчисліть щільність кульки, поділивши її масу на об’єм. Щільність кульки у прикладі буде такою:
d = \ frac {0,1} {0,00000419} = 23,866 \ text {кг / м} ^ 3
Розрахунок густини рідини
Виміряйте масу вашого градуйованого циліндра, коли він порожній. Потім виміряйте масу вашого градуйованого балона зі 100 мілілітрами (мл) рідини в ньому. Припустимо, порожній циліндр мав масу 0,2 кг, а з рідиною - 0,45 кг.
Визначте масу рідини, віднявши масу порожнього балона з маси балона з рідиною. У прикладі: Маса рідини = 0,45 кг - 0,2 кг = 0,25 кг
Визначте густину рідини, поділивши її масу на об’єм. Приклад:
d = \ frac {0,25 \ text {kg}} {100 \ text {mL}} = 0,0025 \ text {kg / mL} = 2500 \ text {kg / m} ^ 3
1 мл дорівнює 1 см3 і 1 мільйон кубічних сантиметрів дорівнює 1 кубічному метру
Вимірювання в'язкості рідини
Наповніть свій високий градуйований циліндр рідиною так, щоб він знаходився приблизно на 2 см від верхньої частини балона. За допомогою маркера зробіть позначку на 2 см нижче поверхні рідини. Позначте ще одну лінію в 2 см від нижньої частини циліндра.
Виміряйте відстань між двома мітками на градуйованому циліндрі. Припустимо, що відстань становить 0,3 м.
Нехай кулька йде на поверхню рідини і використовуйте секундомір, щоб визначити, скільки часу потрібно, щоб кулька впав від першої позначки до другої позначки. Припустимо, що м’ячу знадобилося 6 секунд, щоб пройти дистанцію.
Обчисліть швидкість падаючої кулі, поділивши відстань, яку вона впала, на час, який пройшов. У прикладі:
v = \ frac {0,3 \ text {m}} {6 \ text {s}} = 0,05 \ text {m / s}
Розрахуйте в’язкість рідини за даними, які ви зібрали:
\ text {в'язкість} = \ frac {2 (\ text {щільність кулі} - \ text {щільність рідини}) ga ^ 2} {9v}
де g = прискорення під дією сили тяжіння = 9,8 м / с2 a = радіус кульового підшипника v = швидкість кульового підшипника через рідину
Підключіть свої виміри до рівняння, щоб розрахувати в’язкість рідини. Наприклад, розрахунок буде виглядати так:
\ text {в'язкість} = \ frac {2 (23,866-2,500) (9,8) (0,01) ^ 2} {9 (0,05)} = 93,1 \ text {паскаль секунд}
Речі, які вам знадобляться
- Баланс
- Метр палиці
- Великий градуйований циліндр
- Маленький металевий куля
- Маркер
- Секундомір