Коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює силі тертя, яка виникає між шарами рідини одиничної площі при ґрадієнті швидкості, що дорівнює одиниці.

Коефіцієнт в’язкості вимірюється в – Па·с (паскаль-секунда).

Розглянемо найбільш поширені методи визначення коефіцієнта в’язкостірідини.

· метод Стокса.

Метод ґрунтується на вимірюванні швидкості невеликих сферичних тіл, що повільно рухаються в рідині. При русі в рідині тверде тіло покривається тонким нерухомим відносно тіла шаром рідини і сили внутрішнього тертя виникають між шарами рідини, а не між твердим тілом і рідиною. Отже сила внутрішнього тертя не залежить від матеріалу твердого тіла, яке рухається в рідині, а залежить тільки від форми тіла і властивостей рідини.

При падінні тіла у в’язкій нерухомій рідині на тіло діють:

· сила тяжіння mg, напрямлена вертикально вниз;

· виштовхувальна сила (сила Архімеда) F_A, напрямлена вертикально вгору;

· сила тертя F_T, також напрямлена вертикально вгору (рис.6.2)

Якщо тіло має форму кулі радіуса r, густина тіла _т, густина рідини _р, то:

; (6.3)

. (6.4)

Сила тертя пропорційна швидкості руху кульки v і визначається

законом Стокса:

. (6.5)

На початковій ділянці рух кульки – прискорений, але із збільшенням швидкості зростає F_T і рівнодійна сил, що діють на кульку, стає рівною нулю. Тому:

mg = F_A + F_T. (6.6)

Підставивши (6.3), (6.4) і (6.5) в (6.6), одержимо:

. (6.7)

З отриманого виразу визначимо коефіцієнт в’язкості:

. (6.8)

метод Пуазейля

Для визначення коефіцієнта в’язкості рідини використовують формулу Пуазейля для ламінарної течії по трубках (капілярах):

, (6.9)

де L - довжина капіляра, r - радіус капіляра,

- різниця тисків на кінцях капіляра,

V - об’єм рідини, яка витекла через капіляр за час t,

- коефіцієнт в’язкості рідини.

При відомих V, r, L, , використовуючи (6.9), можна визначити .

Однак значно зручніше користуватись формулою Пуазейля для відносного визначення коефіцієнта в’язкості. Візьмемо дві рідини, коефіцієнт в’язкості однієї з яких відомий (позначимо його ), а іншої – невідомий і виміряємо час витікання однакового об’єму рідин через один і той же капіляр – і відповідно.

Записавши формулу Пуазейля для кожної з рідин і поділивши один вираз на другий, отримаємо:

. (6.10)

Оскільки рідина витікає під дією сили тяжіння то ,

і вираз для коефіцієнта в’язкості набуде вигляду:

. (6.11)

Отже, вимірявши час витікання рідин, а також використавши відомі значення ₀ та ₀ однієї з них, визначимо коефіцієнт в’язкості іншої.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 91; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!