Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Расчет плотности мяча
- Расчет плотности жидкости
- Измерение вязкости жидкости
Вязкость жидкости является мерой внутреннего трения жидкости. Жидкости с высокой вязкостью текут медленно, тогда как жидкости с низкой вязкостью текут быстро. Лава имеет относительно высокую вязкость; вода имеет относительно низкий уровень. Вы можете измерить вязкость жидкости, измерив скорость сферы, которая падает сквозь жидкость. Скорость сферы в сочетании с относительными плотностями сферы и жидкости может быть использована для расчета вязкости жидкости.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Измеряя скорость падения металлического шарика в емкость с жидкостью, вы можете определить вязкость жидкости.
Расчет плотности мяча
Измерьте массу вашего мяча, используя свой баланс. Например, предположим, что масса шара составляет 0,1 килограмма (кг).
Определите радиус шара, сначала измерив диаметр (расстояние по прямой через шар в самой широкой части). Разделите диаметр на 2; это дает радиус вашего шара. Рассчитайте объем шара, вставив радиус в уравнение для объема сферы. Предположим, что шариковый подшипник имеет радиус 0,01 метра (м). Объем будет:
Объем = 4/3 х пи х (0,01 м) ^ 3 = 0,00000419 м ^ 3
Рассчитайте плотность шара, разделив его массу на его объем. Плотность мяча в примере будет:
Плотность = 0,1 кг ÷ 0,00000419 м ^ 3 = 23 866 кг / м ^ 3
Расчет плотности жидкости
Измерьте массу вашего градуированного цилиндра, когда он пуст. Затем измерьте массу вашего градуированного цилиндра с 100 миллилитрами (мл) жидкости в нем. Предположим, что пустой цилиндр имел массу 0,2 кг, а с жидкостью - 0,45 кг.
Определите массу жидкости, вычитая массу пустого цилиндра из массы цилиндра с жидкостью. В примере:
Масса жидкости = 0,45 кг - 0,2 кг = 0,25 кг
Определите плотность жидкости, разделив ее массу на объем. Пример:
Плотность жидкости = 0,25 кг ÷ 100 мл = 0,0025 кг / мл = 0,0025 кг / см ^ 3 = 2500 кг / м ^ 3*
1 мл равен 1 см ^ 3 * 1 миллион кубических сантиметров равен 1 кубическому метру
Измерение вязкости жидкости
Заполните ваш высокий градуированный цилиндр жидкостью, чтобы он находился примерно в 2 см от верхней части цилиндра. Используйте маркер, чтобы сделать отметку на 2 см ниже поверхности жидкости. Отметьте еще одну линию в 2 см от нижней части цилиндра.
Измерьте расстояние между двумя отметками на градуированном цилиндре. Предположим, что расстояние составляет 0,3 м.
Дайте шарику уйти на поверхность жидкости и используйте секундомер, чтобы определить время, необходимое для того, чтобы шарик упал с первой отметки до второй отметки. Предположим, что мячу потребовалось 6 секунд, чтобы преодолеть дистанцию.
Вычислите скорость падающего шара, разделив расстояние, на которое он упал, на время, которое потребовалось. В примере:
Скорость = 0,3 м ÷ 6 с = 0,05 м / с
Рассчитайте вязкость жидкости по данным, которые вы собрали:
Вязкость = (2 x (плотность шарика - плотность жидкости) x g x a ^ 2) ÷ (9 x v), где
g = ускорение силы тяжести = 9,8 м / с ^ 2 a = радиус шарикоподшипника v = скорость шарикоподшипника в жидкости
Включите ваши измерения в уравнение для расчета вязкости жидкости. Например, расчет будет выглядеть так:
Вязкость = (2 x (23 866 - 2500) x 9,8 x 0,01 ^ 2) ÷ (9 x 0,05) = 93,1 паскаль-секунд