Страница: 2/3
Окончательный результат записать в виде:
При движении тела в вязкой среде возникает сопротивление.
Происхождение этого сопротивления двояко. При небольших скоростях, когда за телом нет вихрей, сила сопротивления обусловлена вязкостью жидкости. Между слоями возникает сила трения. Согласно закону Стокса сила сопротивления равна: F = 6prhv ,
где r - радиус шарика,
V - скорость его движения,
h - коэффициент вязкости.
Второй
механизм сил сопротивления связан с образованием вихрей. Часть работы, совершаемой
при движении тела в жидкости, идет на образование вихрей, энергия которых переходит
в тепло. Метод Стокса позволяет определить h. При движении в жидкости на тело
действуют три силы:
Вес шарика ,
где p - плотность шарика.
2.Выталкивающая сила ,
где - плотность жидкости,
- ускорение свободного падения.
3. Сила сопротивления F =6prhv.
Первая и вторая силы (вес и выталкивающая) постоянны по величине, третья пропорциональна скорости. При движении шарика в жидкости наступает момент, когда все три силы уравниваются, и шарик начинает двигаться равномерно (!).
Условие равномерного движения шарика:
где l - путь равномерного шарика,
t - время движения.
Метод Стокса используется в медицине: по реакции оседания эритроцитов (РОЭ) в плазме крови судят о вязкости плазмы: чем вязкость плазмы больше, тем величина столба осевших за определенное время эритроцитов меньше. Для определения коэффициента берут высокий цилиндр с исследуемой жидкостью, на цилиндре имеется кольцевая заметка вверху.
Эта заметка соответствует той высоте, где силы действующие на шарик уравновешивают друг друга. Кроме того на расстоянии l от верхней метки имеется такая же метка внизу (для удобства отсчета конца падения шарика). Бросаем шарик в цилиндр, отмечаем по секундомеру время t прохождения им пути l , откуда определяем скорость падения . Диаметр шарика определяем при помощи микрометра.
Определить коэффициент вязкости глицерина методом
Стокса. Для этого измерить микрометром диаметр шарика и опустить его в жидкость, при этом измерить время падения шарика между метками на цилиндре секундомером. Зная расстояние между метками и время прохождения шариком вычислить скорость падения шарика:
Результаты измерений занести в таблицу 2., вычислить коэффициент вязкости жидкости (глицерина) по формуле:
|
№ п/п |
r (м) |
t (с) |
l (м) |
Ско- рость v(м/с) |
|||||||
|
1. 2. 3. 4. 5. |
Опыт повторить 5 раз.
6. Провести обработку результатов измерений.
Для самоконтроля усвоения материала решить следующую задачу: определить скорость оседания эритроцитов в плазме крови (в мм/сек) исходя из предположения, что они имеют форму шариков диаметром 7мкм и не склеиваются между собой.
Задания по УИР по теме:
Написание рефератов на тему:
а) Какие патологические нарушения приводят к изменению вязкости крови?
б) Природа вязкости ньютоновских жидкостей.
в) Методы измерения вязкости крови.
Тесты для контроля исходного уровня освоения темы.
Тест 1. Физический смысл коэффициента вязкости жидкости?
а) сила трения, отнесенная к единице площади слоя;
б) межмолекулярное взаимодействие;
в) передача импульса движения соседнему слою;
г) деформация молекул;
д) градиент скорости.
Тест 2. Метод Стокса - измерение вязкости крови имеет недостатки?
а) плохая точность измерения;
б) сложность измерения и расчета;
в) большой объем крови;
г) зависимость вязкости от температуры;
д) применим для ньютоновских жидкостей (кровь неньютоновская жидкость).
Тест 3. Формула Пуазейля для трубы переменного сечения.
a)
b) V = Q t
c)
d)
e)
Реферат опубликован: 1/06/2005 (10336 прочтено)