Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej im. prof. A. Meissnera w Ustroniu
LABORATORIUM FIZYCZNE
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości rozgraniczającej przepływ laminarny od burzliwego i wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy.
Określenie rodzaju ruchu płynów ma istotne znaczenie w praktyce. Opis matematyczny przepływu burzliwego napotyka na poważne trudności. W celu ominięcia tych trudności przy badaniu różnych procesów ruchu ośrodków ciągłych, stosuje się proste metody podobieństwa geometrycznego i fizycznego. Stosując sposób zaproponowany przez O. Reynoldsa możemy znaleźć wyrażenie na siłę oporu F wywieraną przez ośrodek o gęstości r i lepkości h na poruszającą się w nim z prędkoscią v kulę o promieniu r. Wprowadźmy bezwymiarową wielkość Re nazywaną liczbą Reynoldsa:
Siła oporu ma wymiar [N]. Wielkością o tym wymiarze będzie rv2r2. To wurażenie pomnożone przez liczbę Reynoldsa daje także wymiar siły. Można przyjąć, że siła oporu wyraża się wzorem: F = rv2r2 f(Re). Dla małych prędkości, siły oporu są proporcjonalne do prędkości w pierwszej potędze, więc funkcja f(Re) musi mieć postać: f(Re) = const/Re. Otrzymujemy wzór Stokesa:
W doświadczeniu wyznaczamy prędkość przepływu v cieczy o gęstości r i lepkości h przez rurkę o promieniu wewnętrznym r i długości l, w zależności od różnicy ciśnień (różnicy wysokości Dh). Liczba Reynoldsa dla takiego przepływu określona jest tym samym wzorem: Re = rvr/h. Objętość V przepływającej cieczy w czasie t dana jest wzorem:
· Ciecz idealna, ciecz rzeczywista, pojęcie lepkości cieczy
· Przepływ laminarny, przepływ burzliwy, liczba Reynoldsa
· Prawo Archimedesa, zasady dynamiki Newtona
Zbiornik z kranem, menzurka, suwmiarka, stoper, przymiar
1. Zbiornik napełniamy wodą destylowaną do maksymalnej wysokości.
2. Mierzymy czas wypływu kolejnych objętości cieczy (~ 100 ml). Objętość mierzymy menzurką. Porcje te przelewamy do innego naczynia. W miarę pomiarów objętość wody w zbiorniku maleje.
3. W każdym cyklu mierzymy początkowy i końcowy poziom (wysokość) wody.
1. Dla każdego pomiaru wyznaczamy średni poziom wody i obliczamy prędkość wypływu.
2. Sporządzamy wykres zależności V/t = f (Dh).
3. Z części liniowej wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej, a z niego współczynnik lepkości h.
4. Dla punktu, oddzielającego zależność liniową od nieliniowej wyznaczamy liczbę Reynoldsa.
UWAGA: Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
· stronę tytułową
· cześć teoretyczną (około 1 strona A4)
· wyniki pomiarów podpisane przez prowadzącego
· obliczenia, wykresy
· dyskusje dokładności pomiarów
· porównanie otrzymanych wyników z danymi tablicowymi
· literatura
LITERATURA
Henryk Szydłowski: PRACOWNIA FIZYCZNA, PWN
Tadeusz Dryński: ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI, PWN
Protetyka_Stomatologia