физика 10 класс _дидактика

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ ШАРИКА ОТ ЕГО РАДИУСА ПРИ ДВИЖЕНИИ В ВЯЗКОЙ  ЖИДКОСТИ

Цель. Определение коэффициента вязкости жидкости; вычисление числа Рейнольдса.

Теоретическое обоснование

Жидкость является агрегатным состоянием вещества, промежуточным между газообразным и твердым, поэтому она обладает свойством как газообразных, так и твердых тел. В жидкостях, подобно газам, наблюдаются явления переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость.

Вязкость жидкости – это перенос импульса от слоя к слою, текущей, например, по трубе жидкости.

Число Рейнольдса, нефиксированная величина, характеризующая режимы потока жидкости. Низкие значения числа Рейнольдса указывают на ламинарное движение потока жидкости, т. е. движения слоями, которое хорошо описывается математически; при более высоких значениях поток становится турбулентным и сложным.

Для определения этого коэффициента будем отпускать шарики у поверхности жидкости, и замерять время их падения до дна сосуда. На шарик будет действовать три силы: сила тяжести, сила Архимеда и сила сопротивления, зависящая от вязкости жидкости (именно она будет влиять на равномерный характер движения шарика).

Расчетные формулы:

 - средний диаметр шариков;

 - средний радиус шариков;

 - скорость установившегося движения шарика;

- коэффициент вязкости жидкости; где ρ_ш – плотность шарика, ρ_в – плотность жидкости;

   - средний коэффициент вязкости;

   - число Рейнольдса.

Приборы и материалы: вязкая жидкость, металлические шарики разного диаметра по 5 шт., пробирки, штатив с муфтой, линейка, штангенциркуль, секундомер.

Примечание: вязкую жидкость можно получить, если развести небольшое количество обойного клея, или сварить кисель, или взять любое густое моющее средство. Плотность жидкости лаборант рассчитывает заранее.

Экспериментальная установка:

Задания:

1. Определите НЕЗАВИСИМЫЕ  переменные: 

2. Определите ЗАВИСИМЫЕ  переменные:  

3. Определите КОНТРОЛИРУЕМЫЕ  переменные:

Примечания: При определении переменных вы должны четко понимать различие в этих понятиях, при необходимости проконсультируйтесь с учителем

Ход работы:          

Представление данных

1. Таблица. Заполните таблицу ниже согласно предложенным критериям, добавляя необходимые столбцы.

a)      Запись в заголовке  таблицы  физических величин с соответствующими единицами измерения и с учетом погрешности измеренных величин.                                

b)       Измерения произведены не менее 5 раз.                                                          

c)      Правильно записана степень точности величин.                                                

d)      Представлена колонка с  погрешностью (абсолютной и относительной).      

2. Обработка данных: (Показать полные расчеты с учетом погрешности);

Примечание:  Погрешность в этой работе можно рассчитать, используя формулу, для расчета погрешностей: , Δr и Δl можно определять, как инструментальная погрешность линейки и штангенциркуля,  Δt можно рассчитать по формуле .

Графическое представление результатов

Постройте графики для определения вязкости. Придерживайтесь предложенных следующих пунктов. Обратите внимание на важные детали:

a)      Оси координат обозначены соответствующими величинами и их единицами измерений.                                                                                  

b)      Масштаб графика соответствует полученным результатам.                                  

c)      Линия графика занимает не менее четверти координатной плоскости.               

d)      Все точки построены правильно, согласно масштаба.                                           

e)      Линия графика проведена в соответствии со средним значением величин.       

f)       Определен наклон графика.                                                                                       

Вычисление числа Рейнольдса.                                                                                      

Выводы: 

Примечание: При подведении итогов в работе, необходимо приводить ответ с учетом погрешности, например, η=η ± Δη, провести сравнение полученного результата алгебраических вычислений с результатом анализа графика (например, с наклоном графика). Не забудьте, сравнить полученное значение числа Рейнольдса с табличными значениями.

Ваши рекомендации по улучшению эксперимента:                                                   

Примечание: в этом пункте вы предлагаете не менее двух действий, которые смогли бы улучшить именно вашу работу.