Logo
Logo

Трение газов

Задачи
Корзина недоступна
Чтобы пользоваться корзиной для создания наборов задач, авторизуйтесь.

Разбалловка

0.0
Сумма баллов
A1  ?? Прикрепите к шприцу иглу. Наденьте на корпус шприца большую гайку. Поставьте на дно большего стакана металлическую подставку и установите на неё шприц. Налейте воду в стакан так, чтобы ее уровень совпадал с уровнем нулевого деления в шприце (см. рисунок 1). Достаньте шприц из воды, так чтобы вода вылилась из его внутреннего объема. Поставьте шприц обратно и проследите за уровнем воды в нем.

A2  ?? Измерьте зависимость объема воздуха в шприце $V$ от времени.

1 M1 Количество точек, если нет линеаризации (укажите число точек) 15 × 0.10
2 M2 Количество точек $\geqslant 7$, если есть линеаризация 1.50
3 M3 $5\leqslant$ Количество точек $<7$, если есть линеаризация 1.00
4 Диапазон измерений: от $15$ мл до $20$ мл не менее 3х точек 0.20
5 Диапазон измерений: от $1$ мл до $8$ мл не менее 3х точек 0.20
6 Начало отсчета по времени с деления $\geqslant 20$ мл 0.10
A3  ?? Постройте график измеренной зависимости.

1 График зависимости $V(t)$: Оцифровка осей 0.20
2 График зависимости $V(t)$: Масштаб (график занимает $\geqslant 60 $ % листа) 0.20
3 График зависимости $V(t)$: Нанесены все точки из таблицы 0.20
4 График зависимости $V(t)$: Проведена сглаживающая кривая 0.40
A4  ?? Получите формулу, описывающую скорость изменения объема воздуха внутри шприца от значения $V$.

1 Получена формула для мгновенного расхода $Q=-\cfrac{dV}{dt}=\cfrac{\pi \rho_\text{воды} ghr^4}{8\eta_\text{воздух} l}$ 1.00
2 M1 Получена формула для высоты столба воздуха $h=H\cfrac{V}{V_0}$ 0.50
3 M1 Получена формула для скорости изменения объема воздуха в шприце $\cfrac{dV}{dt}=-\cfrac{\pi \rho_\text{воды} g V H r^4}{8\eta_\text{воздух} l V_0}$ 0.50
4 M2 Обоснована линеаризация логарифмической зависимостью: $\ln \frac{V}{V_0}=-\cfrac{\pi \rho_\text{воды} g Hr^4}{8\eta_\text{воздух} l V_0}t$. 1.00
A5  ?? Используя данные, полученные при помощи графика получите значение внутреннего радиуса иглы. Вязкость воздуха при комнатной температур считайте равной $\eta_{воздух}= 1.83\cdot10^{-5} ~Па\cdot с$.

M1 Через угловые коэффициенты касательных $k$ (либо вместо касательных посчитаны $k=\Delta V/\Delta t$ для соседних точек из таблицы)
2 M1 График зависимости $k(V)$: Оцифровка осей 0.10
3 M1 График зависимости $k(V)$: Масштаб (график занимает $\geqslant 60$ % листа) 0.10
4 M1 График зависимости $k(V)$: Нанесены все точки из таблицы 0.10
5 M1 График зависимости $k(V)$: Проведена прямая 0.20
6 M1 Найден угловой коэффициент зависимости $k(V)$ 0.50
M2 Через линеаризацию (построен $\ln \frac{V}{V_0} (t)$ или аналоги).
8 M2 График зависимости $\ln \frac{V}{V_0} (t)$ : Оцифровка осей 0.10
9 M2 График зависимости $\ln \frac{V}{V_0} (t)$ : Масштаб (график занимает $\geqslant 60$ % листа) 0.10
10 M2 График зависимости $\ln \frac{V}{V_0} (t)$ : Нанесены все точки из таблицы 0.10
11 M2 График зависимости $\ln \frac{V}{V_0} (t)$ : Проведена прямая 0.20
12 M2 Найден угловой коэффициент зависимости $\ln \frac{V}{V_0} (t)$. 0.50
15 Найдена длина иглы $l\in[35 -37]$ мм 0.20
16 Найден внутренний радиус иглы $r\in[0.19-0.21]$ мм 0.20
17 Рассчитана погрешность радиуса иглы. (Оценивается при условии, что $r$ попало в ворота). 0.10
A6  ?? Заполните шприц газом из баллона. Используйте для этого трубку, подсоединенную к баллону. Используя экспериментальную установку изображенную на рисунке 1, определите вязкость неизвестного газа. Подробно опишите процедуру заполнения шприца газом и методику проведения измерений.

1 Описание процедуры заполнения шприца газом и методики проведения измерений. 0.20
2 M1 Измерения проведены при изменении объема $V_1-V_2 \geqslant 15$ мл ($V_1$ и $V_2$ – начальное и конечное деления) 0.20
3 M2 $10 \text{ мл} \leqslant V_1-V_2 <15 \text{ мл}$ 0.10
4 Выбраны одни и те же начальное и конечное деления $V_1$ и $V_2$ для газа и воздуха. 0.10
5 Проведено одно измерение времён ${T_\text{газ}}$ для газа и ${T_\text{воздух}}$ для воздуха. 0.10
6 Проведено серия $\geqslant 3$ измерений пары времён ${T_\text{газ}}$ и ${T_\text{воздух}}$. 0.20
7 По результатам серии измерений найдено среднее значение времён ${T_\text{газ}}$ и ${T_\text{воздух}}$. 0.10
8 Получена формула для вязкости газа $\eta_\text{газ}=\eta_\text{воздух}\cdot \cfrac{T_\text{газ}}{T_\text{воздух}}$ (или $\eta_\text{газ}=\eta_\text{воздух}\cdot \cfrac{k_\text{воздух}}{k_\text{газ}}$) 0.70
9 Найдена вязкость газа $\eta_\text{газ}\in[0,90 -1,10]\cdot 10^{-5}$ Па$\cdot$с 0.70
10 Рассчитана погрешность вязкости газа. (Оценивается, если вязкость газа попала в ворота). 0.20
A7  ?? Оцените характерное число Рейнольдса во время проведения измерений по истечению воздуха из шприца через иглу. Сделайте вывод о применимости модели ламинарного течения газа в эксперименте, бумажные салфетки для поддержания чистоты по требованию.

Оцените отношение характерного расстояния $l_{пер}$ к длине иглы. Плотность воздуха считайте равной $\rho = 1.3~кг/м^3$.

1 Получена формула скорости $v=\cfrac{Q}{\pi r^2}$ или формула для Рейнольдса $Re=\frac{\rho Q r}{\pi r^2 \eta}$. 0.10
2 Посчитано число Рейнольдса $50 < Re<100$. 0.20
3 Оценено характерное расстояние установления ламинарного течения: $l_\text{пер}<5$ мм ($\frac{l_\text{пер}}{l_\text{иглы}}<15$ %). 0.20
4 На основании полученных результатов сделан верный вывод о применимости модели ламинарного течения. (Оценивается, если выполнены 7.2 и 7.3). 0.50