В задаче требуется оценка погрешностей.

Теоретическое введение

Объемный поток жидкости $Q$, протекающей через трубу – объем жидкости протекающей через поперечное сечение трубы в единицу времени. Простейшая модель вытекания жидкости из шприца через тонкую иглу подразумевает пропорциональность потока $Q$ жидкости, протекающего через иглу, высоте $h$ водяного столба жидкости отсчитываемого от нижнего конца иглы:
$$Q=\alpha h \tag{1}$$$\alpha$ – постоянная величина.

1 Закрепите в штативе шприц. Под шприц поставьте стакан. Измерьте зависимость объемного потока $Q$ жидкости, вытекающей из иглы, от высоты $h$. Постройте график исследуемой зависимости таким образом, чтобы в область построения графика попала точка $(0;0)$. Определите угловой коэффициент зависимости $\alpha$.

2 Исследованная зависимость может быть описана предложенной в начале условия моделью лишь с некоторой поправкой на введение эффективной длины водяного столба $h_{эффект}=h+\Delta h$. То есть, объемный поток жидкости пропорционален некоторой эффективной длине столба жидкости, отличающейся от реального значения на величину $\Delta h$ :
$$Q=\alpha h_{эффект} \tag{2}$$Используя результаты измерений, проведённых в предыдущем опыте, определите величину $\Delta h$ (численное значение и знак).

3 Потребность введения эффективной длины столба в частности связана с тем, что жидкость во время вытекания из иглы образует капли на конце иглы. Для того, чтобы этот эффект перестал иметь значение, погрузите нижний конец иглы в воду на малую глубину $\approx 1~мм$. Повторите эксперимент по измерению объемного потока воды от высоты столба жидкости. Постройте график исследованной зависимости объемного потока $Q$ от длины столба жидкости $h$. Можно ли утверждать, что погружение конца иглы в воду не повлияло на коэффициент пропорциональности $\alpha$ ? Можно ли считать, что введение поправки эффективной длины столба жидкости в такой конфигурации установки не требуется? Ответы подтвердите численными значениями, описывающими полученный график.

Оборудование

1. Шприц $50~мл$ (исследуемый)
2. Шприц $20~мл$ вспомогательный для перелива воды
3. Синяя сточенная игла $0.6 \times 30~мм$
4. Линейка $30~см$
5. Секундомер
6. Весы
7. Стакан $0.25~л$
8. Штатив с лапкой
9. Салфетка (для поддержания рабочего места в чистоте)

Примечание. В игле или рядом местом ее соединения с основным объемом шприца могут образовываться пузырьки воздуха, влияющие на величину потока. При обнаружении таких пузырьков вставьте поршень в шприц и создайте сильную струю в игле путем надавливания на поршень. Чтобы при вытаскивании поршня из шприца в иглу снова не попали пузыри воздуха, опустите иглу в воду.