Giáo trình Thí nghiệm Vật lý đại cương (Tập 1): Phần 2

Phần 2 cuốn giáo trình "Thí nghiệm Vật lý đại cương (Tập 1)" trình bày các nội dung: Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp STOKES, xác định bước sóng và vận tốc âm theo phương pháp cộng hưởng sóng dừng; xác định hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng, xác định nhiệt dung riêng của chất rắn; khảo sát các phương trình trạng thái và xác định điểm tới hạn của chất khí; xác định nhiệt nóng chảy của nước đá,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Thí nghiệm Vật lý đại cương (Tập 1): Phần 2 Bai 8. K H ÄO SÄT HIEN TÜQTNG NÖI MA SÄT XÄ C DINH HE SO NH Ö T CÜA CH AT LÖNG T H E O P H liO N G PHÄP STÖ C (STOKES ) 8.1. Muc dich thi nghieni - Khäo sät hi?n tu gng ngi ma sät trong chuyen döng chät luu. - Xäc dinh h$ so nhcrt cüa chät löng theo phuang phäp Stokes. 8.2. Thiet bi thi nghi^m Bp thiet bi thi nghi^m vät ly BKO-070 (Hinh 8 .1) göm: - Ong thuy tinh hüu co (cao 85 cm, khäc dp 1 mm/vach). - Däu nhön cö h£ so nhot cän do. - Cäc vien bi thep. - Nam chäm nhö düng läy cäc vien bi ra khöi chät löng. - Hai däu cäm bien 4 vä thiet bj hien so 6 do thcri gian rai cüa vien bi; - Thuöc panme thang do 0 - 2 5 mm, dp chinh xäc Hinh 8.1. Bo thiet bj do do nhdt 0,01 mm. bang PP Stokes 98 8.3. Co’ s a lÿ th u y ét S.3.1. L uc nói ma sät (lue nhôt) Khi chât long chuyên dông thành lâp trong m çt ông hinh tru z theo huóng song song vói tryc Ox 1 cüa ông, nguôi ta nhân thây vân tôc t dinh huóng v cùa các phân tù trong u các lôp chât lòng cô tri sô giàm dân tói 0 theo huóng O z (vuông góc vói Ox) tinh tù tâm O dên thành ông (Hinh 8.2). Su khàc nhau vê tri sô Hinh 8.2 vân tôc dinh huóng cùa các lóp chât lòng là do ô m ât tiêp xùc giùa càc lóp này dà xuât hiên các lue nói ma sài cô tâc dyng càn trô chuyên dông tu o n g dôi cùa chùng. Bàn chat cùa lue nçi m a sât cô thê giài thich theo thuyêt dông hoc phân tù, bòi su trao dôi dông luçrng cùa các phân tù giùa các lóp chât long cô vân tôc djnh h uóng khàc nhau. Càc phân tù cùa lóp chuyên dông nhanh A, khuêch tàn sang lôp chuyên dçng châm B, truyên bât dông luçrng cho câc phân tù cùa lóp B, làm tàng vân tôc dinh huóng cho lóp B. N gugc lai, càc phân tu cùa lôrp chuyên dông châm B , khuêch tàn sang lâp chuyên dông nhanh A, thu b ât dçng lu Don vi do cùa r/ là kg/m.s. 8.3.2. Phitomg p h àp thirc nghiçm Già sù có mot viên bi nhô bân kinh r dang roi thàng dùng vói vàn tôc v trong khôi chat long, thi lap chat long bàm dinh vào mât ngoài viên bi cüng chuyên dông theo vói cùng vân tôc v. Do tâc dung cùa H inh 8.3 lue nôi ma sât, lôp chât lòng này se kéo câc lap khâc nàm gân nô chuyên dông theo. 2 T huc nghiçm chùng tô trên khoàng càch —r tinh tù mât ngoài vi bi ra xa nô, vân tôc cùa câc lôp chât long giàm dân tù v dên 0 (Hinh 8.3). Khi dô gradien vân tôc theo phuang Oz bàng: dv v- 0 3v ( 8 .2 ) dz 2x13 2r Theo công thùc (8.1), lyre nói ma sài giùa lôp chât long bàm dinh vào m ât ngoài cùa viên bi (cô diçn tich AS = 4 n.r2, r.bân kinh viên bi) và lap chât lòng tiép xùc vói nô cô tri so bang: dv 3v 2 Fm s = n — t â = Ti — 4 x r hay Fm s = 6 7 t.Tj.rv (8.3) dz 2r Công thirc này goi là công thirc Stokes, nó cho biét l\rc npi ma sàt Fms tàng tÿ lê vói vân toc v và chi dùng dôi vói nhùng vân tôc v không lón (cô vài m/s) cùa viên bi chuyên dông trong chât long rpng vô han Cô thé xâc dinh hç sô nhôt 77cùa chât long theo phuang phàp Stokes nhô bp thiêt bi vât lÿ BKO-070. Khi thà viên bi cô khôi luang m qua phêu dinh tâm roi vào trong chât long, viên bi sè chiù ba lue tâc dyng: *Trpng lue P huông thàng dùng tù trên xuông và cô tri sô bàng: 100 P = m .g = ^ n . r ip vg (8 4) vói r là bán kinh và p, là khôi luçrng riêng cùa viên bi, g là gia tôc trçng truông * Luc dây A csim ét F A huông thâng dúng tù duôi lên và có tri sô bang trçng luong cùa khôi chât long bi viên bi chiêm chô: FA = ^ x r * . p . g (8.5) vói p là khôi lugng riêng cùa chât long * Lyc nói m a sàt Fc huông thàng düng tù duôi lên và cô tri sô bang: Fc= 6 7 r.rj.rv (8 .6) vói V là vân tôc cùa viên bi và r) là hê sô nhôt cùa chât long. Duôi tàc dyng cùa càc lue nêu trên, viên bi sè chuyên dông vói gia tôc a = dv/dt. T heo dinh luât 2 Newton: m . ^ - = P - Fa - F C (8 .7 ) dt D uôi tâc dyng cùa càc lyc này, vân tôc roi v cùa viên bi tâng dân. Khi v tàng thi lyc nçi m a sàt tàng theo. Khi v dat dên già tri v0 thi lue dây Acsim ét và lyc npi m a sàt sè cân bàng vói trong lyc P, viên bi sè chuyên dQng dèu. Cho ve phài cùa phuong trinh (8.7) bâng 0 và chiêu lên truc toa dô cô phuong thäng düng, chiêu huông xuông (cùng chiêu chuyên dông cùa viên bi), ta duge : 4 4 - n . r l pvg - ~ n r\ p .g - 6 7i.rj.r.\0 = 0 Biên dôi, ta cô: rj = —— — r ^ (8 8) 9 v 101 Có thé xác dinh tri sô cúa v0 bäng cách do khoàng thôi gian chuyén dông T cùa viên bi roi thàng dêu giüa hai vach chuân 4 và 5 cách nhau mot khoàng L: v0 = — . T Thay v0 váo (8 .8) vói d là duòng kinh cùa viên bi, ta tim dugc: _L (,p ì - p ) d \ g x (8 9 ) 18 L T hyc té, chât long ...