Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp stokes | Báo cáo thí nghiệm số 6C môn thí nghiệm vật lý 1 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh

Mục đích thí nghiệm: Trang bị cho sinh viên những kiến thức vả kỹ năng thực nghiệm cần thiết để xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes. Sau khi học xong bài này các sinh viên sẽ có khả năng:- Nắm được cơ sở lý thuyết của thí nghiệm.- Nắm được cấu tạo và hoạt động của thí nghiệm để xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

193 97 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

7 trang 2 tháng trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
Ngày 26 tháng 03 năm 2024 phòng thí
nghiệm A5-401B
Bài thí nghiệm số 6C
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO
PHƯƠNG PHÁP STOKES
Họ và tên SV
Nhóm Nhận xét của GV
1 Phạm Minh Tri-
23142217
Tiết 23-thứ
3
2 Nguyễn Minh Quân-
23142191
Tiết 45-thứ
3
3 Sơn Đa Huy-23142128 Tiết 23-thứ
3
4 Huỳnh Đăng Khôi-
23142143
Tiết 23-thứ
3
A. Câu hỏi chuẩn bị:
-Mục đích thí nghiệm:
Trang bị cho sinh viên những kiến thức vả kỹ năng
thực nghiệm cần thiết để xác định hệ số nhớt của chất
lỏng theo phương pháp Stokes. Sau khi học xong bài này
các sinh viên sẽ có khả năng:
- Nắm được cơ sở lý thuyết của thí nghiệm.
- Nắm được cấu tạo và hoạt động của thiết bị thí
nghiệm để xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo
phương pháp Stokes.
- Biết cách tiến hành thí nghiệm nhằm xác định hệ
số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes.
Viết được báo cáo thí nghiệm, tính được các sai số theo
yêu cầu
1. Lực cản của môt trường phụ thuộc vào những yếu tố
nào? Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào những
yếu tố nào?
- Lực cản của môi trường phụ thuộc vào: độ nhớt của
môi trường, đặt tính của môt trường, tốc độ di
chuyển, hình dạng của vật chuyển động.
- Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào: loại chất lỏng,
nhiệt độ, áp suất.
2. Các bộ phận chính của dụng cụ thí nghiệm:
3. Trình bày sơ lượt các bước lấy số liệu:
3.1. Xác định khối lượng riêng chất lỏng:
Dùng cân đo khối lượng ca đong m0 trước khi rót chất
lỏng, đọc và ghi vào bảng 1.
Rót chất lỏng vào ca đông rồi cân khối lượng m1 thực
hiện 10 lần rồi ghi kết quả vào bảng 1
Tính khối lượng chất lỏng m=m1-m0
3.2. Đo đường kính viên bi bằng thước panme
Dùng thước panme đo đường kính viên bi 10 lần ghi
vào bảng 2.
3.3 Đo khoảng thời gian chuyển động t của viên bi
rơi trong chất lỏng
- Vặn cả hai núm xoay 6 ngược chiều kim đồng hồ về
vị trí tận cùng bên trái. Ấn nút "RESET" để các chữ số
hiện thị đều trở về 0.
- Thả nhẹ viên bi sắt đã chọn qua chiếc phễu định tâm
1 để nó rơi thẳng đứng dọc theo trục của ống trụ
thuỷ tinh đựng chất lỏng có hệ số nhớt n cần đo. Khi
viên bị chuyển động đi qua tiết diện ngang của cảm
biến nó sẽ làm xuất hiện một xung điện có tác dụng
đóng hoặc ngắt bộ đo thời gian hiện số. Vì vậy, bộ đo
thời gian hiện số sẽ tự động đo khoảng thời gian rơi t
của viên bị trên khoảng cách L giữa hai cảm biến 3
và 4. Thực hiện 10 lần động tác này với cùng một
viên bị đã chọn. Đọc và ghi giá trị của t vào bảng
- Sau mỗi lần đo, ta có thể lấy viên bi sắt ra khỏi ống
nối 5 bằng cách dùng một nam châm nhỏ áp sát nam
châm vào ống nối 5 tại vị trí có viên bị và dịch
chuyển nam châm nhẹ nhàng để viên bi trượt dọc
theo ống 5 tới miệng ống.
4. Đại lượng cần xác định trong bài là gì? Hãy viết biểu
thức và chú thích các đại lượng liên quan
- Vận tốc : v=s/t
s: là khoảng cách của 2 cảm biếng
t: là thời gian đo được khi viên bi đi qua 2 cảm biến
- Bán kính: d=r/2
B. Xử lí số liệu-Trình bày kết quả thí
nghiệm:
Bảng số liệu:
- Khối lượng riêng
ρ
0
của viên bi sắt:
ρ
0
=
(
7,70 0,03±
)
.
10
3
kg/m
3
.
- Khoảng cách
L
giữa hai đầu cảm biến 4 và 5:
L=
(
400 0,5, 0±
)
.
10
−3
m
.
- Gia tốc trọng trường:
g=
(
9,787 0,012±
)
m
/s
2
.
- Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm:
t ℃=25
(
℃
)
.
- Độ chia nhỏ nhất của thước Panme:
0,01 mm
.
- Cấp chính xác của đồng hồ đo thời gian: 0.01s.
- Độ chia nhỏ nhất của đồng hồ đo thời gian:
.
- Cấp chính xác của cân điện tử:
0,1 g
.
- Độ chia nhỏ nhất của cân:
0,1 g
- Độ chia nhỏ nhất của ca đong:
0 , 2 ml
- Thể tích ca đong:
100 ml
1.1 Đo khối lượng riêng của chất lỏng:
Bảng 1
a. Tính giá trị trung bình và sai số của khối lượng
chất lỏng:
m=m
1
−m
0
:
m
=m
1
−m
0
=135 , 4−19 ,68 72=115 , (g)
Sai số hệ thống của đại lượng khối lượng chất
lỏng
m
:
∆ m
ht
=γ
√
(
ω
3
)
2
+
(
∆
max
3
)
2
=1,8
√
(
0,01
3
)
2
+
(
0,01
3
)
2
=
8,49 10×
−3
(g)
Sai số ngẫu nhiên của đại lượng khối lượng chất
lỏng
m
:
∆ m
nn
=
√
1
n
−1
∑
i=1
n
(
∆ m
i
)
2
=
√
0 0
, 68 0,02 12 18 38
2
+
2
+2,
2
+0 ,
2
+2,
2
+ , 32 0,08 32 72 82
2
+
2
+0 ,
2
+0 ,
2
+0 ,
2
10
−1
=1 ,16 (g
Sai số của khối lượng chất lỏng:
∆ m=
√
∆ m
ht
2
+∆ m
nn
2
=
√
(
8,49
×10
−3
)
2
+
(
1, 16
)
2
=1, 16(g)
b.Tính giá trị trung bình và sai số của khối lượng riêng
chất lỏng:
ρ
=
m
V
:
Lần đo
m
0
(g)
m
1
(g)
m
n
¿m−m
n
∨¿
1 19,6 136 116,4 0,68
2 19,7 135,4 115,7 0,02
3 19,6 133,2 113,6 2,12
4 19,7 135,6 115,9 0,18
5 19,7 137,8 118,1 2,38
6 19,7 135,1 115,4 0,32
7 19,8 136,6 115,8 0,08
8 19,7 135,1 115,4 0,32
9 19,6 134,6 115 0,72
10 19,7 134,6 114,9 0,82
Trung
bình
19,68 135,4
115,62
ρ
=
m
V
=
115 ,72 ×10
−3
10 10
×
−5
=1 ,1572 ×10
3
(kg/m
3
)
ρ
=
m
V
↔ ln
(
ρ
)
=ln
(
m
)
−ln
(
V
)
↔
∆ ρ
ρ
=
∆ m
m
+
∆ V
V
↔
∆ ρ
1
, 1572 10×
3
=
1 ,16
115
, 62
+
0,2
100
↔ ∆ ρ
=13 , 9244 (kg /m
3
)
b. Biểu diễn kết quả đo:
ρ=ρ ± ∆ ρ
:
ρ
=ρ ± ∆ ρ=(1, 157 ± 0 , 014)× 10
3
(kg /m
3
)
1 .2
Đo hệ số nhớt của chất lỏng:
Bảng 2
Lần đo
d (mm)
¿d d
n
− ∨( )mm
t (s)
¿t t
n
− ∨(s)
1 7,06 0,01 2,19 0,182
2 7,04 0,01 2,49 0,118
3 7,04 0,01 2,26 0,112
4 7,06 0,01 2,42 0,048
5 7,04 0,01 2,40 0,028
6 7,04 0,01 2,37 0,002
7 7,04 0,01 2,43 0,058
8 7,06 0,01 2,39 0,018
9 7,06 0,01 2,40 0,028
10 7,06 0,01 2,37 0,002
Trung
bình
7,05 2,372
a. Tính giá trị trung bình và sai số của các đại lượng
đo trực tiếp: đường kính
d
của viên bi và thời gian
chuyển động t của viên bi
Đường kính
d
của viên bi:
∆ d γ
ht
=
√
(
ω
3
)
2
+
(
∆
max
3
)
2
=1.8
√
(
0,01
3
)
2
+
(
0,01
3
)
2
=
8,49 ×10
−3
(mm)
∆ d
nn
=
√
1
n
−1
∑
i=1
n
(
d
i
)
2
=
√
10
×0 , 01
2
10
−1
=0,01(mm)
∆ d=
√
(
∆ d
ht
)
2
+
(
∆ d
nn
)
2
=
√
(
8.49
×10
−3
)
2
+
(
0,01
)
2
=0,01(mm)
Thời gian chuyển động
t
của viên bi:
∆ t γ
ht
=
√
(
ω
3
)
2
+
(
∆
max
3
)
2
=1,8×
√
(
0,01
3
)
2
+
(
0,01
3
)
2
=
8,49 ×10
−3
(s)
∆ t
nn
=
√
1
n
−1
∑
i =1
n
(
t
i
)
2
=
√
0
, 182 118 112 0,048 0,028 0,002 0,058 0,018 0,028 0,002
2
+0 ,
2
+0 ,
2
+
2
+
2
+
2
+
2
+
2
+
2
+
2
10
−1
=0
∆ t=
√
(
∆ t
ht
)
2
+
(
∆ t
nn
)
2
=
√
(
8,49
×10
− 4
)
2
+
(
0,012
)
2
=0 , 086(s)
b. Tính hệ số nhớt:
η
=
1
18
(
ρ
0
− ρ
)
d
2
>
¿
L
¿
η
=
1
18
(
ρ
0
− ρ
)
d
2
>
¿
L
¿
¿
1
18
×
(
7
, 70 ×10 1572 10
3
−1 , ×
3
)
×
(
7
, 05 ×10
−3
)
2
× 9 ,787 × 2 ,372
400
×10
−3
=1 , 05(kg /ms)
c. Tính các sai số của hệ số nhớt:
ε
η
và
∆ η
ln
(
η
)
=ln
(
1
18
)
+ln
(
ρ
0
− ρ
)
+2 ln
(
d
)
+ln
(
g
)
+ln
(
t
)
−ln (L)
↔
∆ η
η
=
∆ ρ
0
−∆ ρ
ρ
0
−ρ
+
2 ∆ d
d
+
∆ t
t
+
∆ L
L
↔
∆ η
1
, 05
=
0 ,03 10 9244×
3
−13 ,
7
,70 ×10 10
3
−1 ,157 ×
3
+
2× 0 , 01 10×
−3
7
, 05 10×
−3
+
0 ,086
2
,372
+
0 , 5 ×10
−3
400
×10
−3
↔ ∆ η=0 , 04(kg ms/ )
d. Biểu diễn kết quả đo:
η=η ± ∆ η
η
=η ± ∆ η=(1 ,05 ± 0 , 04)×10
0
(kg ms/ )
e. :Nhận xét và đánh giá kết quả đo
Quá trình tính toán đôi lúc có thể làm tròn số rất nhiều,
điều đó dẫn đến sai số của phép đo, cũng một phần do
cách đo của người thực hành thí nghiệm hoặc của thiết bị
gây ra nên kết quả đo sai số có thể chưa chính xác.
| 1/7
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

Ngày 26 tháng 03 năm 2024 phòng thí nghiệm A5-401B
Bài thí nghiệm số 6C
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES Họ và tên SV Nhóm Nhận xét của GV 1 Phạm Minh Tri- Tiết 23-thứ 23142217 3 2 Nguyễn Minh Quân- Tiết 45-thứ 23142191 3 3 Sơn Đa Huy-23142128 Tiết 23-thứ 3 4 Huỳnh Đăng Khôi- Tiết 23-thứ 23142143 3 A.
Câu hỏi chuẩn bị:
-Mục đích thí nghiệm:
Trang bị cho sinh viên những kiến thức vả kỹ năng
thực nghiệm cần thiết để xác định hệ số nhớt của chất
lỏng theo phương pháp Stokes. Sau khi học xong bài này
các sinh viên sẽ có khả năng:
- Nắm được cơ sở lý thuyết của thí nghiệm.
- Nắm được cấu tạo và hoạt động của thiết bị thí
nghiệm để xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes.
- Biết cách tiến hành thí nghiệm nhằm xác định hệ
số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes.
Viết được báo cáo thí nghiệm, tính được các sai số theo yêu cầu
1. Lực cản của môt trường phụ thuộc vào những yếu tố
nào? Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
- Lực cản của môi trường phụ thuộc vào: độ nhớt của
môi trường, đặt tính của môt trường, tốc độ di
chuyển, hình dạng của vật chuyển động.
- Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào: loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất.
2. Các bộ phận chính của dụng cụ thí nghiệm:
3. Trình bày sơ lượt các bước lấy số liệu:
3.1. Xác định khối lượng riêng chất lỏng:
Dùng cân đo khối lượng ca đong m0 trước khi rót chất
lỏng, đọc và ghi vào bảng 1.
Rót chất lỏng vào ca đông rồi cân khối lượng m1 thực
hiện 10 lần rồi ghi kết quả vào bảng 1
Tính khối lượng chất lỏng m=m1-m0
3.2. Đo đường kính viên bi bằng thước panme
Dùng thước panme đo đường kính viên bi 10 lần ghi vào bảng 2.
3.3 Đo khoảng thời gian chuyển động t của viên bi
rơi trong chất lỏng
- Vặn cả hai núm xoay 6 ngược chiều kim đồng hồ về
vị trí tận cùng bên trái. Ấn nút "RESET" để các chữ số
hiện thị đều trở về 0.
- Thả nhẹ viên bi sắt đã chọn qua chiếc phễu định tâm
1 để nó rơi thẳng đứng dọc theo trục của ống trụ
thuỷ tinh đựng chất lỏng có hệ số nhớt n cần đo. Khi
viên bị chuyển động đi qua tiết diện ngang của cảm
biến nó sẽ làm xuất hiện một xung điện có tác dụng
đóng hoặc ngắt bộ đo thời gian hiện số. Vì vậy, bộ đo
thời gian hiện số sẽ tự động đo khoảng thời gian rơi t
của viên bị trên khoảng cách L giữa hai cảm biến 3
và 4. Thực hiện 10 lần động tác này với cùng một
viên bị đã chọn. Đọc và ghi giá trị của t vào bảng
- Sau mỗi lần đo, ta có thể lấy viên bi sắt ra khỏi ống
nối 5 bằng cách dùng một nam châm nhỏ áp sát nam
châm vào ống nối 5 tại vị trí có viên bị và dịch
chuyển nam châm nhẹ nhàng để viên bi trượt dọc
theo ống 5 tới miệng ống.
4. Đại lượng cần xác định trong bài là gì? Hãy viết biểu
thức và chú thích các đại lượng liên quan - Vận tốc : v=s/t
s: là khoảng cách của 2 cảm biếng
t: là thời gian đo được khi viên bi đi qua 2 cảm biến - Bán kính: d=r/2 B. Xử l
í số liệu-Trình bày kết quả thí nghiệm: Bảng số liệu: -
Khối lượng riêng ρ của viên bi sắt: =(7,70±0,03) 0 ρ0
. 103 kg/ m3. -
Khoảng cách L giữa hai đầu cảm biến 4 và 5:
L=( 400 , 0± 0,5) . 10−3 m. -
Gia tốc trọng trường: g= (9,787±0,012)m/s2. -
Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm: t ℃=25(℃). -
Độ chia nhỏ nhất của thước Panme: 0,01mm. -
Cấp chính xác của đồng hồ đo thời gian: 0.01s. -
Độ chia nhỏ nhất của đồng hồ đo thời gian: 0,01s. -
Cấp chính xác của cân điện tử: 0,1 g. -
Độ chia nhỏ nhất của cân: 0,1 g -
Độ chia nhỏ nhất của ca đong:0,2ml -
Thể tích ca đong: 100ml
1.1 Đo khối lượng riêng của chất lỏng: Bảng 1 Lần đo m ( g) m ( g) m ¿ m−m ∨¿ 0 1 n n 1 19,6 136 116,4 0,68 2 19,7 135,4 115,7 0,02 3 19,6 133,2 113,6 2,12 4 19,7 135,6 115,9 0,18 5 19,7 137,8 118,1 2,38 6 19,7 135,1 115,4 0,32 7 19,8 136,6 115,8 0,08 8 19,7 135,1 115,4 0,32 9 19,6 134,6 115 0,72 10 19,7 134,6 114,9 0,82 Trung 115,62 bình 19,68 135,4
a. Tính giá trị trung bình và sai số của khối lượng
chất lỏng: m=m −m : 1 0
m=m −m =135 , 4−19 ,68=115 , 72 (g) 1 0
Sai số hệ thống của đại lượng khối lượng chất lỏng m:
∆ m =γ √(ω)2+(∆max)2=1,8
)2+(0,01)2=8,49×10−3(g) ht √(0,01 3 3 3 3
Sai số ngẫu nhiên của đại lượng khối lượng chất lỏng m: n
, 682+ 0,022+ 2, 122+0 , 182+ 2, 382+ , 322+0,082+0 , 322+ 0 ,722+0 , 822
∆ m =√ 1 ∑ (∆m)2=√0 0 =1 ,16 (g nn n−1 i 10−1 i=1
Sai số của khối lượng chất lỏng:
∆ m=√∆ m2 +∆ m2 =√(8,49×10−3)2+(1, 16 )2=1, 16(g) ht nn
b.Tính giá trị trung bình và sai số của khối lượng riêng
chất lỏng: ρ=m : V
ρ= m= 115 ,72 ×10−3 =1 ,1572 ×103( kg/ m3) V 10× 10−5 ∆ ρ
ρ= m ↔ ln (ρ )=ln( m )−ln (V ) ↔ = ∆ m + ∆ V V ρ m V ∆ ρ ↔ = 1 ,16 + 0,2 1 , 1572×103 115 , 62 100
↔ ∆ ρ=13 , 9244 (kg / m3)
b. Biểu diễn kết quả đo: ρ=ρ ± ∆ ρ :
ρ=ρ ± ∆ ρ=( 1, 157 ± 0 , 014)× 103(kg / m3)
1 .2Đo hệ số nhớt của chất lỏng: Bảng 2 Lần đo d ( mm) ¿ d − ∨(mm) t (s ) ¿ t − ∨(s) n t n d 1 7,06 0,01 2,19 0,182 2 7,04 0,01 2,49 0,118 3 7,04 0,01 2,26 0,112 4 7,06 0,01 2,42 0,048 5 7,04 0,01 2,40 0,028 6 7,04 0,01 2,37 0,002 7 7,04 0,01 2,43 0,058 8 7,06 0,01 2,39 0,018 9 7,06 0,01 2,40 0,028 10 7,06 0,01 2,37 0,002 Trung 7,05 2,372 bình
a. Tính giá trị trung bình và sai số của các đại lượng
đo trực tiếp: đường kính d của viên bi và thời gian
chuyển động t của viên bi
Đường kính d của viên bi:
∆ d =γ √( ω)2+( ∆max)2=1.8√(0,01)2+(0,01)2=8,49×10−3(mm) ht 3 3 3 3 n
∆ d =√ 1 ∑(d )2=√10×0,012=0,01(mm) nn n−1 i 10−1 i=1
∆ d=√(∆ d )2+( ∆ d )2=√(8.49 ×10−3)2+(0,01)2=0,01(mm) ht nn
Thời gian chuyển động t của viên bi:
∆ t =γ √(ω)2+( ∆max)2=1,8×
)2+(0,01)2=8,49×10−3(s) ht √(0,01 3 3 3 3 n 2+0 , 2+0 , 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2+ 2
∆ t =√ 1 ∑(t )2=√0,182 118 112 0,048 0,028 0,002 0,058 0,018 0,028 0,002 =0 nn n−1 i 10−1 i =1
∆ t =√(∆ t )2+( ∆ t )2= √(8,49 ×10−4)2+(0,012)2=0, 086(s) ht nn
b. Tính hệ số nhớt: η= 1 (ρ − ρ)d2> ¿ ¿ 18 0 L
η= 1 ( ρ − ρ )d2> ¿ ¿ 18 0 L ( 7 3−1
3 )×(7 , 05 ×10−3)2× 9 ,787 × 2 ,372 ¿ 1 , 70 ×10 , 1572× 10 ×
=1 , 05(kg /ms) 18 400 ×10−3
c. Tính các sai số của hệ số nhớt: ε và η ∆ η
ln (η)=ln( 1 )+ln(ρ −ρ )+2ln(d )+ln(g )+ln (t)−ln (L) 18 0 ∆ η ∆ ρ −∆ ρ 0 ↔ =
+ 2 ∆ d + ∆ t + ∆ L η ρ −ρ d t L 0 ∆ η × 3−13 , × −3 ↔ = 0 , 03 10
9244 + 2×0,01 10 + 0,086 + 0,5×10−3 1 , 05 −3
7 ,70 ×103−1 ,157 × 103 7 , 05× 10
2 ,372 400 ×10−3
↔ ∆ η=0 , 04 ( kg/ ms)
d. Biểu diễn kết quả đo: η=η±∆η
η=η ± ∆ η=(1 ,05 ± 0 , 04) ×100( kg/ ms) e. :
Nhận xét và đánh giá kết quả đo
Quá trình tính toán đôi lúc có thể làm tròn số rất nhiều,
điều đó dẫn đến sai số của phép đo, cũng một phần do
cách đo của người thực hành thí nghiệm hoặc của thiết bị
gây ra nên kết quả đo sai số có thể chưa chính xác.