Теоретичні відомості та опис приладів. В'язкістю називається властивість рідини або газу чинити опір при відносному переміщенні їхніх шарів

В'язкістю називається властивість рідини або газу чинити опір при відносному переміщенні їхніх шарів.

У потоках реальних рідин поблизу змочуваних твердих тіл різні шари рідини мають неоднакову швидкість. Швидкість шару, який безпосередньо торкається твердого тіла, дорівнює нулю; в міру віддалення від поверхні твердого тіла швидкість шарів рідини збільшується. Інакше кажучи, в таких потоках спостерігається рух одних шарів відносно інших (в напрямі, перпендикулярному до потоку, існує градієнт швидкості).

Коефіцієнт динамічної в'язкості рідин г/ при ламінарній течії, як і коефіцієнт в'язкості газів, зизначається законом Ньютона

де F — сила в'язкості; AS — площа поверхні внутрішнього шару, на яку розраховується сила внутрішнього тертя;

- градієнт швидкості.

Одиниця коефіцієнта динамічної в'язкості

В 'язкість рідин зумовлена рухливістю окремих молекул або атомів на відміну від газів, для яких внутрішнє тертя є результатом перенесення імпульсу хаотичним рухом молекул. Щодо рідин поняття імпульсу навіть при наближеному розгляді втрачає смисл, бо він дуже змінюється в зв'язку з коливанням молекул рідини відносно рівноважних положень.

Одним з широко використовуваних методів визначення η рідин є метод Стокса, який ґрунтується на вимірюванні швидкості рівномірного руху тіла сферичної форми (кульки) в досліджуваній рідині. За законом Стокса сила в'язкості рідини F пропорційна коефіцієнту в'язкості η, радіусу кульки r і швидкості її руху v:

(1)

При падінні кульки в рідині ця сила спочатку зростає. Потім при зрівноваженні сили в'язкості, архімедової сили F_а та сили тяжіння Р (Р = F + F _a) рух кульки стає рівномірним. Підставивши значення цих сил, дістанемо

звідки

⁽²⁾

де р і р₁ — густини відповідно кульки і досліджуваної рідини. Формула Стокса (1) і відповідна робоча формула (2) справедливі для випадку: а) твердої кульки, яка рухається рівномірно, без обертання, привід-сутності турбулентності (Re < 1); б) якщо рідина гідродинамічне нестислива, гомогенна і має необмежену протяжність у всіх напрямках (радіус кульки не перевищує 1/10 радіуса циліндра, в якому знаходиться досліджувана рідина). Виміривши на досліді v, з рівності (2) визначають η.

Скляний циліндр заповнюють досліджуваною рідиною. При значному діаметрі циліндра нехтують впливом його стінок на рідину поблизу рухомої кульки. З поправкою на вплив стінок циліндра швидкість кульки

де R — радіус циліндра. На циліндрі роблять дві кільцеві позначки; одну на відстані 10 — 12 см від верхнього рівня рідини, другу на відстані 6 — 8 см від дна циліндра. Верхньою позначкою відмічають початок рівномірного руху кульки, нижньою — відмежовують дію дна посудини. Між позначками визначають швидкість рівномірного падіння кульки в рідині.

Дослід повторюють 3 — 5 разів, підготувавши для цього потрібну кількість кульок.