Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Υπολογισμός της πυκνότητας της μπάλας
- Υπολογισμός της πυκνότητας του υγρού
- Μέτρηση του ιξώδους του υγρού
Το υγρό ιξώδες είναι ένα μέτρο της εσωτερικής τριβής ενός υγρού. Τα υγρά με υψηλά ιξώδη ρέουν αργά, ενώ τα υγρά χαμηλού ιξώδους ρέουν γρήγορα. Η λάβα έχει σχετικά υψηλό ιξώδες. Το νερό είναι σχετικά χαμηλό. Μπορείτε να μετρήσετε το ιξώδες ενός υγρού μετρώντας την ταχύτητα μιας σφαίρας καθώς πέφτει μέσα από το υγρό. Η ταχύτητα της σφαίρας, σε συνδυασμό με τις σχετικές πυκνότητες της σφαίρας και του υγρού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του ιξώδους του υγρού.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Μέσω της μέτρησης της ταχύτητας μιας μεταλλικής σφαίρας που πέφτει σε ένα δοχείο υγρού, μπορείτε να προσδιορίσετε το ιξώδες των υγρών.
Υπολογισμός της πυκνότητας της μπάλας
Μετρήστε τη μάζα της μπάλας σας, χρησιμοποιώντας την ισορροπία σας. Για παράδειγμα, υποθέστε ότι η μάζα της σφαίρας είναι 0,1 κιλά (kg).
Βρείτε την ακτίνα της σφαίρας πρώτα μετρώντας τη διάμετρο (απόσταση μιας ευθείας γραμμής μέσα από την μπάλα στο ευρύτερο τμήμα). Διαχωρίστε τη διάμετρο κατά 2. αυτό δίνει την ακτίνα της μπάλας σας. Υπολογίστε την ένταση της σφαίρας συνδέοντας την ακτίνα στην εξίσωση για την ένταση της σφαίρας. Υποθέστε ότι το ρουλεμάν έχει ακτίνα 0,01 μέτρων (m). Ο όγκος θα είναι:
Όγκος = 4/3 χ πχ (0,01 m) ^ 3 = 0,00000419 m ^ 3
Υπολογίστε την πυκνότητα της σφαίρας διαιρώντας τη μάζα της με τον όγκο της. Η πυκνότητα της μπάλας στο παράδειγμα είναι:
Πυκνότητα = 0,1 kg ÷ 0,00000419 m ^ 3 = 23,866 kg / m ^ 3
Υπολογισμός της πυκνότητας του υγρού
Μετρήστε τη μάζα του βαθμονομημένου κυλίνδρου όταν είναι κενή. Στη συνέχεια, μετρήστε τη μάζα του βαθμονομημένου κυλίνδρου σας με 100 χιλιοστόλιτρα (mL) υγρού σε αυτό. Ας υποθέσουμε ότι ο άδειος κύλινδρος είχε μάζα 0,2 kg και με ρευστό η μάζα του ήταν 0,45 kg.
Προσδιορίστε τη μάζα του υγρού αφαιρώντας τη μάζα του κενού κυλίνδρου από τη μάζα του κυλίνδρου με το ρευστό. Στο παράδειγμα:
Μάζα υγρού = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Προσδιορίστε την πυκνότητα του υγρού διαιρώντας τη μάζα του με τον όγκο του. Παράδειγμα:
Πυκνότητα υγρού = 0,25 kg ÷ 100 mL = 0,0025 kg / mL = 0,0025 kg / cm3 = 2.500 kg / m ^ 3*
Το 1 mL είναι ίσο με 1 cm3 * 1 εκατομμύριο κυβικά εκατοστά ισούται με 1 κυβικό μέτρο
Μέτρηση του ιξώδους του υγρού
Γεμίστε τον κύλινδρο ψηλής βαθμονόμησης με το υγρό, ώστε να είναι περίπου 2 cm από το επάνω μέρος του κυλίνδρου. Χρησιμοποιήστε το δείκτη σας για να κάνετε ένα σημάδι 2 cm κάτω από την επιφάνεια του υγρού. Σημειώστε μια άλλη γραμμή 2 cm από το κάτω μέρος του κυλίνδρου.
Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο σημείων στον βαθμονομημένο κύλινδρο. Υποθέστε ότι η απόσταση είναι 0,3 μ.
Αφήστε την μπάλα να μπει στην επιφάνεια του υγρού και να χρησιμοποιήσετε το χρονόμετρο για το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να πέσει η μπάλα από το πρώτο σήμα στο δεύτερο σημάδι. Ας υποθέσουμε ότι πήρε την μπάλα 6 δευτερόλεπτα (ες) για να πέσει η απόσταση.
Υπολογίστε την ταχύτητα της πτώσης μπάλας διαιρώντας την απόσταση που έπεσε από το χρόνο που χρειάστηκε. Στο παράδειγμα:
Ταχύτητα = 0,3 m ÷ 6 s = 0,05 m / s
Υπολογίστε το ιξώδες του υγρού από τα δεδομένα που συλλέξατε:
Ιξώδες = (2 χ (πυκνότητα σφαιρών - πυκνότητα υγρού) x g x a ^ 2) ÷ (9 x v), όπου
g = επιτάχυνση λόγω βαρύτητας = 9,8 m / s ^ 2 a = ακτίνα σφαιρικού ρουλεμάν v = ταχύτητα ρουλεμάν με ρουλεμάν
Συνδέστε τις μετρήσεις σας στην εξίσωση για να υπολογίσετε το ιξώδες του υγρού. Για παράδειγμα, ο υπολογισμός θα φαινόταν έτσι:
Ιξώδες = (2 χ (23.866 - 2.500) χ 9.8 χ 0.01 ^ 2) ÷ (9 χ 0.05) = 93.1 πασάκ