فيزياء تجربة قياس معامل اللزوجة
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View فيزياء تجربة قياس معامل اللزوجة as PDF for free.
More details
- Words: 634
- Pages: 4
الجمهورية العربية السورية
اسم الطالب.......................:
ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺣﻣﺎة
الفئة ..........................:
ﻛﻠﯾﺔ اﻟﮭﻧدﺳﺔ اﻟﻣدﻧﯾﺔ
رقم المجموعة...................: ﺗﺎرﯾﺦ اﻟﺗﺟرﺑﺔ ................:
ﻣﺎدة اﻟﻔﯾزﯾﺎء اﻟﺟزء اﻟﻌﻣﻠﻲ اﺳم اﻟﻣﺷرف: رﻗم اﻟﺗﺟرﺑﺔ:
قياس معامل اللزوجة .1الغاية من التجربة: قٌاس معامل اللزوجة باستخدام قانون ستوكس
.2تمهيد نظري: اللزوجة هً إحدى الخصائص المهمة للموائع(سوائل وغازات) تعبر عن مقاومة المائع لتغٌر شكله الذي ٌعٌنه الوعاء الحاوي علٌه وذلك نتٌجة تأثٌر قوى القص المؤثرة علٌه عند محاولة تحرٌكه ٌنظر للزوجة على أنها مقدار مقاومة المائع لقوة تجبره على التحرك أو السٌالن إذ من المعروف أنه كلما زادت لزوجة سائل قلت قابلٌته للجرٌان . فٌعرف معامل اللزوجة لمائع ما ηفً حالة الجرٌان الطبقً(الرقائقً) بأنه ثابت التناسب بٌن إجهاد القص الذي ٌمثل القوة المطبقة على واحدة السطح والتدرج فً سرعة الطبقات المتتالٌة:
η
ٌظهر فً الشكل المجاور حالة الجرٌان فً األنبوب وتدرج السرعة مع البعد عن محور األنبوب. وفً حال وجود جسم ٌتحرك فً سائل لزج فإن هذا السائل سٌعٌق حركة الجسم بصورة متناسبة مع اللزوجة ولذلك سنستفٌد من هذه اإلعاقة فً التحدٌد الكمً للزوجة السائل الذي ٌمكن استنتاجه كما ٌلً:
عندما تسقط الكرٌة فً سائل لزج فإنها تخضع لتأثٌر ثالث قوى كما فً الشكل هً:
قوة ثقل الكرٌة F1وتساوي: و كثافة الكرٌة (كتلتها الحجمٌة) و حجم الكرٌة حٌث وبالتعوٌض فً المعادلة السابقة نجد:
قوة دفع السائل للكرٌة (دافعة أرخمٌدس) بالمعادلة : حٌث
نحو األعلى وتعطى
كثافة السائل.
قوة لزوجة السائل η حٌث سرعة سقوط الكرٌة ,نصف قطر الكرٌة η,معامل لزوجة الوسط السائل التً تختلف باختالف جملة الواحدات المستعملة وواحدتها فً الجملة السغثٌة هً البواز poiseحٌث: 1poise = 1g/cm.s = 0.1kg/m.s = 0.1N.s/m2 = 0.1Pa.s تعرٌف البواز :هو شدة القوة المماسٌة لمنطقة من السائل مساحتها تساوي وحدة المساحة والالزمة للحفاظ على فرق فً السرعة مقداره 1cm/sبٌن مستوٌٌن متوازٌٌن من السائل تفصل بٌنهما مسافة.1cm وبتعوٌض المعادالت السابقة فً قانون نٌوتن الثانً نجد: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗
وبإسقاط هذه العالقة على محور موجه نحو األسفل باتجاه حركة السقوط وبإجراء العملٌات الحسابٌة وبمالحظة أنه بازدٌاد السرعة ٌتناقص التسارع حتى تتساوي قوة الثقل مع محصلة قوتً دافعة أرخمٌدس وقوة المقاومة الناتجة عن لزوجة السائل وعندها ٌنعدم التسارع وتصبح حركة الكرة حركة مستقٌمة منتظمة سرعتها الثابتة تعطى بالعالقة (
) η
أو
)
(
η
تمكننا هذه العالقة من حساب معامل اللزوجة لسائل بعد قٌاس السرعة الحدٌة و .3
ومعرفة نصف قطر الكرٌة
وكل من
األجهزة واألدوات أنبوب أسطوانً مدرج ,سائل لزج كالغلٌسرٌن النقً ,مٌقاتٌة لقٌاس الزمن ,tكرٌات زجاجٌة أو معدنٌة مختلفة األقطار ,دوارة لولبٌة لقٌاس أنصاف أقطار الكرٌات ,مٌزان حرارة.
.4طرٌقة العمل:
)η(poise
فً األنبوب األسطوانً. اسكب السائل(الغلٌسرٌن) المعلوم الكثافة ضع ممٌزتٌن a,bعلى األنبوب األسطوانً ,األولى تقع على بعد 5cmمن السطح الحر للسائل والثانٌة بالقرب من قاعدة األسطوانة .قس المسافة بٌن العالمتٌن L اختر احدى الكرٌات وقم بقٌاس نصف قطرها (ٌؤخذ متوسط قٌاسٌن على األقل). ابدأ بإسقاط الكرٌة فً السائل اللزج مع مراعاة أن ٌبدأ اإلسقاط من مركز اسطح الحر للسائل حتى تتحرك الكرٌة بحرٌة(الحظ أن الكرٌة تسقط متسارعة فً البدء ثم تنتظم ) سرعتها أي تبلغ السرعة الحدٌة عندما تصل الكرٌة إلى العالمة aالموجودة على جدار األنبوب شغل المٌقاتٌة وعندما تصل الكرٌة إلى العالمة bأوقف المٌقاتٌة ثم سجل الزمن tالذي استغرقته الكرٌة لقطع المسافة Lبٌن العالمتٌن وذلك بتقسٌم المسافة المقطوعة Lعلى الزمن الالزم احسب سرعة سقوط الكرٌة لقطعها احسب قٌمة معامل اللزوجة من عالقة ηالمعطاة فً الموجز النظري اعد التجربة من أجل كرٌات مختفة األقطار دون النتائج التً حصلت علٌها فً الجدول التالً )
(
) (mm) t ( s e c
ارسم على ورقة مٌلمترٌة تحوالت المستقٌم الناتج.
بداللة
)(mm
)2r 1 (mm) 2r 2 (mm
واستنتج معمل اللزوجة من مٌل
ملخص التجربة من الطالب: .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... ..........................................................................................................
اسم الطالب.......................:
ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺣﻣﺎة
الفئة ..........................:
ﻛﻠﯾﺔ اﻟﮭﻧدﺳﺔ اﻟﻣدﻧﯾﺔ
رقم المجموعة...................: ﺗﺎرﯾﺦ اﻟﺗﺟرﺑﺔ ................:
ﻣﺎدة اﻟﻔﯾزﯾﺎء اﻟﺟزء اﻟﻌﻣﻠﻲ اﺳم اﻟﻣﺷرف: رﻗم اﻟﺗﺟرﺑﺔ:
قياس معامل اللزوجة .1الغاية من التجربة: قٌاس معامل اللزوجة باستخدام قانون ستوكس
.2تمهيد نظري: اللزوجة هً إحدى الخصائص المهمة للموائع(سوائل وغازات) تعبر عن مقاومة المائع لتغٌر شكله الذي ٌعٌنه الوعاء الحاوي علٌه وذلك نتٌجة تأثٌر قوى القص المؤثرة علٌه عند محاولة تحرٌكه ٌنظر للزوجة على أنها مقدار مقاومة المائع لقوة تجبره على التحرك أو السٌالن إذ من المعروف أنه كلما زادت لزوجة سائل قلت قابلٌته للجرٌان . فٌعرف معامل اللزوجة لمائع ما ηفً حالة الجرٌان الطبقً(الرقائقً) بأنه ثابت التناسب بٌن إجهاد القص الذي ٌمثل القوة المطبقة على واحدة السطح والتدرج فً سرعة الطبقات المتتالٌة:
η
ٌظهر فً الشكل المجاور حالة الجرٌان فً األنبوب وتدرج السرعة مع البعد عن محور األنبوب. وفً حال وجود جسم ٌتحرك فً سائل لزج فإن هذا السائل سٌعٌق حركة الجسم بصورة متناسبة مع اللزوجة ولذلك سنستفٌد من هذه اإلعاقة فً التحدٌد الكمً للزوجة السائل الذي ٌمكن استنتاجه كما ٌلً:
عندما تسقط الكرٌة فً سائل لزج فإنها تخضع لتأثٌر ثالث قوى كما فً الشكل هً:
قوة ثقل الكرٌة F1وتساوي: و كثافة الكرٌة (كتلتها الحجمٌة) و حجم الكرٌة حٌث وبالتعوٌض فً المعادلة السابقة نجد:
قوة دفع السائل للكرٌة (دافعة أرخمٌدس) بالمعادلة : حٌث
نحو األعلى وتعطى
كثافة السائل.
قوة لزوجة السائل η حٌث سرعة سقوط الكرٌة ,نصف قطر الكرٌة η,معامل لزوجة الوسط السائل التً تختلف باختالف جملة الواحدات المستعملة وواحدتها فً الجملة السغثٌة هً البواز poiseحٌث: 1poise = 1g/cm.s = 0.1kg/m.s = 0.1N.s/m2 = 0.1Pa.s تعرٌف البواز :هو شدة القوة المماسٌة لمنطقة من السائل مساحتها تساوي وحدة المساحة والالزمة للحفاظ على فرق فً السرعة مقداره 1cm/sبٌن مستوٌٌن متوازٌٌن من السائل تفصل بٌنهما مسافة.1cm وبتعوٌض المعادالت السابقة فً قانون نٌوتن الثانً نجد: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗
وبإسقاط هذه العالقة على محور موجه نحو األسفل باتجاه حركة السقوط وبإجراء العملٌات الحسابٌة وبمالحظة أنه بازدٌاد السرعة ٌتناقص التسارع حتى تتساوي قوة الثقل مع محصلة قوتً دافعة أرخمٌدس وقوة المقاومة الناتجة عن لزوجة السائل وعندها ٌنعدم التسارع وتصبح حركة الكرة حركة مستقٌمة منتظمة سرعتها الثابتة تعطى بالعالقة (
) η
أو
)
(
η
تمكننا هذه العالقة من حساب معامل اللزوجة لسائل بعد قٌاس السرعة الحدٌة و .3
ومعرفة نصف قطر الكرٌة
وكل من
األجهزة واألدوات أنبوب أسطوانً مدرج ,سائل لزج كالغلٌسرٌن النقً ,مٌقاتٌة لقٌاس الزمن ,tكرٌات زجاجٌة أو معدنٌة مختلفة األقطار ,دوارة لولبٌة لقٌاس أنصاف أقطار الكرٌات ,مٌزان حرارة.
.4طرٌقة العمل:
)η(poise
فً األنبوب األسطوانً. اسكب السائل(الغلٌسرٌن) المعلوم الكثافة ضع ممٌزتٌن a,bعلى األنبوب األسطوانً ,األولى تقع على بعد 5cmمن السطح الحر للسائل والثانٌة بالقرب من قاعدة األسطوانة .قس المسافة بٌن العالمتٌن L اختر احدى الكرٌات وقم بقٌاس نصف قطرها (ٌؤخذ متوسط قٌاسٌن على األقل). ابدأ بإسقاط الكرٌة فً السائل اللزج مع مراعاة أن ٌبدأ اإلسقاط من مركز اسطح الحر للسائل حتى تتحرك الكرٌة بحرٌة(الحظ أن الكرٌة تسقط متسارعة فً البدء ثم تنتظم ) سرعتها أي تبلغ السرعة الحدٌة عندما تصل الكرٌة إلى العالمة aالموجودة على جدار األنبوب شغل المٌقاتٌة وعندما تصل الكرٌة إلى العالمة bأوقف المٌقاتٌة ثم سجل الزمن tالذي استغرقته الكرٌة لقطع المسافة Lبٌن العالمتٌن وذلك بتقسٌم المسافة المقطوعة Lعلى الزمن الالزم احسب سرعة سقوط الكرٌة لقطعها احسب قٌمة معامل اللزوجة من عالقة ηالمعطاة فً الموجز النظري اعد التجربة من أجل كرٌات مختفة األقطار دون النتائج التً حصلت علٌها فً الجدول التالً )
(
) (mm) t ( s e c
ارسم على ورقة مٌلمترٌة تحوالت المستقٌم الناتج.
بداللة
)(mm
)2r 1 (mm) 2r 2 (mm
واستنتج معمل اللزوجة من مٌل
ملخص التجربة من الطالب: .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... ..........................................................................................................
