Suyuqlik ichki ishqalanish koeffisiyentini stoks metodi bilan aniqlash I shning maqsadi

SUYUQLIK ICHKI ISHQALANISH KOEFFISIYENTINI STOKS METODI BILAN ANIQLASH
I shning maqsadi: Qovushoq suyuqlikda sharchalarning tushishi orqali suyuqlikning qovushoqlik koeffitsien­tini tajribada aniqlash.
Kerakli asbob va jihozlar: 1. Uzunligi 100-150 cm bŏlgan tsilindrik shisha idish, 2. tekshiriladigan suyuqlik, 3. kichik metall sharchalar, 4. sekundomer, 5. lineyka.
Nazariy ma’lumotlar:
Hamma real suyuqliklar ozmi-kŏpmi qovushoqlikka egadir. Suyuqlikning jismni hŏllagan qatlami jism yuziga yopishib olib, u bilan birga harakatlanadi. Bu vaqtda harakatlanayotgan qatlam bilan tinch turgan qatlam orasida ishqalanish kuchi yuzaga keladi. Agar sharcha suyuqlik ichida ŏz ketida kech qanday uyurmalar hosil qilmay tushsa (sharchaning ŏlchami va tezligi ki­chik), Stoks qonuniga kŏra, unga ishqalanish tufayli quyidagi kuch ta’sir etadi:
F=6 π υ r η (1)
bunda v - sharchaning barqarorlashgan harakati tezli­gi, η - muhitning qovushoqlik koeffitsienti r - shar­cha radiusi. (1) ifodadagi υ, r, F kattaliklar tajribada etarlicha aniq, ŏlchanish mumkinligidan suyuuqlikning qovushoqlik koeffitsienti η ni aniqlash imkoni kelib chiqadi. Ma’lum r radiusli bir jinsli qattiq, sharcha suyuqlikka erkin tushayotgan bŏlsa, sharchaga p = pVg og’irlik kuchi, suyuqlikning F₁=ρ_cVg kŏtarish kuchi. (Arximed qonuniga asosan) va harakatga qarama-qarshi yŏnalishda (1) dagi Stoks kuchlari ta’sir qiladi. Bu erda r va r_e - mos ravishda sharcha va tekshirilayotgan suyuqlik zichliklari, V - sharchaning hajmi.
Sharchaning suyuqlik ichidagi harakatini ikki bosqichdan iborat deb olish mumkin. U avval tezlanuvchan harakat qilib, sharchaga ta’sir etuvchi kuchlarning teng ta’sir etuvchisi kamayib boradi va oxiri nolga teng bŏladi. Bu vaqtda sharcha doimiy tezlik bilan harakatlanadi. Tajribada barqaror harakat tezligini aniqlash muhimdir, Ammo sharcha avval tezlanuvchan harakatda bŏlgani uchun uning harakat tenglamasi N’yutonning ikkinchi qonuniga kŏra quyidagicha yoziladi: ρ Vg - ρ_cVg - 6 π υ r η = m*dv/dt (2.)
bunda m = pV - sharchaning massasi bŏlib, V = 4πr³/3 sharchaning hajmi, bu vaqtda (2 ) ni quyidagicha yozish mumkin:
(3)
Bu tenglamaning echimi:
(3^a)
bŏlib, unda S - doimiy son, uning qiymati masalaning boshlang’ich shartlaridan topiladi. , bunda τ - ŏzgarmas kattalik bŏlib, (τ) = sekund. - relaksatsiya vaqti deyiladi.Sharchaning suyuqlikdagi harakati barqaror bŏlganda v=const ba dv/dt=0 bŏlgani uchun (3) tenglikdan:
Vg(p-p_c)- 6 π υ r η=0 bundan; (4)
(4) tenglikdagi r = d/2 (d-sharchaning diametri) va υ = ℓ/t
bŏlgani uchun: (5)
(5) tenglik sharcha harakatlanadigan muhitning chegaralari cheksiz uzoqlashgan holda tŏg’ridir. Ammo laboratoriyada bunday muhitni yaratib bŏlmaydi va sharcha harakatiga idish devorlarining ta’siri seziladi. Bunday hollarda quyidagi aniqroq ifodadan foydalanish ma’quldir. (R - idishning radiusi). Ma’lumki, Re = p_cr υ / η < 10 bŏlganda harakat laminar bŏladi va Stoks qonuni laminar oqimlar uchun tŏg’ridir. Shuning uchun tajriba vaqtida sharchaningsuyuqlik qatlami orasidagi harakatini laminar deb olishva unga ishonch hosil qilish lozimdir.
(6)
Tekshiriladigan suyuqlik (kastorka moyi yoki glitserin) bilan tŏldirilgan tsilindrik idish vertikal ŏrnatiladi. Tsilindr devorida “a” va “b” belgilar mavjud
Ular orasidagi masofa ℓ. Shar­chaning tsilindrning vertikal ŏqi bŏylab harakatlanishi uchun idish og’ziga voronka qŏyiladi.