LAB1.DOC

(491 KB) Pobierz
Podstawowe pojęcia

Cel  ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zaobserwowanie zachowania się cieczy w naczyniu cylindrycznym wirującym wokół osi pionowej, oraz teoretyczne i doświadczalne wyznaczanie kształtu swobodnej powierzchni cieczy.

 

     Podstawy teoretyczne

Ciecz jest w równowadze względnej wówczas, gdy pozostaje ona w stanie spoczynku względem ścian poruszającego się naczynia. Występuje to wtedy, gdy naczynie porusza się ruchem jednostajnym, jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym bądź ruchem jednostajnie obrotowym wokół osi pionowej. Efektem wizualnym równowagi względnej jest ukształtowanie swobodnej powierzchni cieczy. W naczyniu cylindrycznym ma ona kształt paraboloidy obrotowej, o osi pokrywającej się z osią obrotu naczynia.

Równanie opisujące kształt swobodnej powierzchni cieczy w naczyniu o promieniu R = , wypełnionym do wysokości h cieczą i wirującym z prędkością kątową w jest następujące

 

 

Rysunek i opis stanowiska pomiarowego

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przyrządy użyte przy wykonywaniu ćwiczenia:

- naczynie cylindryczne N, wypełnione wodą, obracające się wokół własnej osi

- urządzenia do regulacji i pomiaru prędkości obrotowej naczynia.

- wodowskaz szpilkowy odgórny G

- stoper

 

 

 

 

 

 

 

Wyniki pomiarów w protokole.

Obliczenia wg wzorów .

 

                                                       

 

 

1. Doświadczenie pierwsze.

2. Doświadczenie drugie.

 

 

Wyznaczenie równania paraboloidy obrotowej

 

Przyrost ciśnienia:

1. Doświadczenie pierwsze.

 

dla powierzchni o stałym ciśnieniu równanie przyjmuje rozwiązanie :

dla warunków r = 0; z = z0

                                          po przekształceniu                            

Równanie powierzchni swobodnej:

                                                                                                                (1)

Zakładając, że r = R; z = h, gdzie R jest promieniem naczynia cylindrycznego, h wysokość napełnienia, otrzymujemy:

                                                                                                                (2)

zb – wierzchołek paraboloidy obrotowej

H – wysokość wzniesienia zwierciadła wody w ruchu obrotowym

Po połączeniu wzorów (1) i(2), otrzymujemy równanie teoretyczne opisujące kształt swobodnej powierzchni cieczy w naczyniu:

 

                       

 

 

           Obliczenie i narysowanie paraboloidy empirycznej i teoretycznej

 

1.Doświadczenie pierwsze.

h = 14,7 cm

w1 = 3,77 1/s

R = 48,75 cm

g = 9,81 m/s2

 

 

- - - - - - - krzywa teoretyczna

----------- krzywa rzeczywista

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Doświadczenie drugie.

 

h =  14,7cm

w2 =1,82 [1/s]

R = 48,75 cm

g = 9,81 m/s2

 

 

- - - - - - - krzywa teoretyczna

            ----------- krzywa rzeczywista

 

 

             

             

             

 

 

 

 

 

  

Rachunek błędów

 

                              

                   

 

              Obliczenie błędu względnego Dt dla pomiaru 1 .

 

l.p.

t    [s]

Dt    [s]

1

25,1

0,033

2

25,1

0,033

3

25,1

0,033

4

25,0

0,067

5

25,1

0,033

6

25,0

0,067

x

25,067

0,044

 

Dn =

 

w=2pn        czyli   Dw=2pDn = 0,0069  [1/s]

 

w=3,77 ± 0,0069     [1/s]

 

              Obliczenie błędów względnych Dt  dla pomiaru 2 .

 

                                                       

l.p.

t    [s]

Dt    [s]

1

34,1

0,050

2

34,1

0,050

3

34,2

0,050

4

34,2

0,050

5

34,2

0,050

6

34,1

0,050

x

34,150

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin