Logo
Logo

[Forked from 4352] Вязкость воздуха

В задаче не требуется оценка погрешностей!

Оборудование: большой стакан для проведения экспериметов, стакан с водой, шприц $5~\text{мл}$, две иглы (черная 22g и зеленая 21g), гайка, линейка пластиковая, секундомер, бумажные салфетки по требованию.

 

При небольших скоростях газа или жидкости течение среды является ламинарным. Движение среды при этом происходит как бы слоями, обладающими разными скоростями. С увеличением скорости потока движение приобретает сложный, запутанный характер, слои перемешиваются, течение становится турбулентным. При этом скорость в каждой точке быстро меняет величину и направление, сохраняется только её средняя величина.При изотермическом ламинарном течении газа (жидкости) объём $Q$, ежесекундно протекающий через поперечное сечение трубы (объёмный расход), определяется формулой Пуазейля: $$Q= \frac{\pi r^4}{8\eta l} \Delta P$$ где $\Delta P$ – перепад давления между торцами трубы длины $l$.

Внутренний диаметр черной иглы $d_\text{ч}=0.413~\text{мм}$. Плотность воды $\rho = 1.00~\text{г}/\text{см}^3$, ускорение свободного падения $g=9.8~\text{м}/\text{с}^2$

1 Определите толщину $t_\text{ч}$ стенки черной иглы

2 Прикрепите черную иглу к большому шприцу без поршня. Наденьте на корпус шприца гайку. Вода в стакане должна доходить до уровня нулевого деления в шприце. Вы можете доливать воду из маленького стакана или сливать лишнюю в него же. Выньте шприц из воды, чтобы вода вылилась из его внутреннего объема. Поставьте шприц обратно и проследите за уровнем воды в нем.

3 Измерьте зависимость объема воздуха в шприце от времени. В зависимости должно быть как минимум $13$ точек.

4 Выведите теоретическую формулу, описывающую измеренную зависимость. Процесс течения считайте изотермическим.

Примечание: $\int\limits_a^b \frac{d x}{x} = \ln \frac{b}{a}$

5 Постройте график в координатах, в которых он описывается линейной функцией, и определите его угловой коэффициент.

6 Определите значение коэффициента вязкости воздуха $\eta$.

7 Определите значение внутреннего диаметра $d_\text{з}$ и толщины стенки $t_\text{з}$ зеленой иглы