Laborator de Fizica

DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE VASCOZITATE AL LICHIDELOR

Lucarare De Laborator Catedra De Fizica Universitatea Tehnica Din Cluj Napoca

2

I. Consideraii teoretice

Fie un fluid oarecare aflat ntr-o stare de neechilibru, n care parametrul care variaz este viteza de

deplasare a diverselor straturi de fluid. Aceasta nseamn c straturile de fluid se mic cu viteze diferite,

determinnd apariia unor fore de frecare interne F. Astfel variaia impulsului de la un strat la altul este

echivalent cu aciunea unei fore in fiecare strat de fluid, egal cu variaia impulsului n unitatea de timp. Legea

frecrii interne a fost dat de Newton:

dxdvdsdF = , (1)

i arata c fora de frecare intern, care acioneaz tangenial la suprafaa de contact dintre dou straturi fluide n

curgere este proporionala cu aria suprafeei straturilor respective i cu gradientul vitezei pe direcia normal

vitezei.

Factorul de proporionalitate reprezint coeficientul de vscozitate numit i coeficient de vscozitate dinamic.

n sistemul SI unitatea de vscozitate este:

[ ] [ ] [ ][ ] [ ] 11 TMLdsdvdxdF =

= adic:

2msN . (2)

Prin mprirea vscozitii dinamice cu densitatea fluidului obinem vscozitatea cinematic , adic:

= (3)

Se vor determina cei doi coeficieni i ce caracterizeaz vscozitatea unui fluid folosind regimul curgerii laminare n care e valabil legea lui Stookes.

II. Metoda lui Stookes stabilete valoarea forei de frecare ce apare la deplasarea cu viteza v a unei

sfere de raz r i densitate 0 ntr-un lichid de densitate . rv6Fr = (4)

Asupra bilei aflat n lichid va aciona: greutatea proprie G, fora Arhimedic FA i fora de rezisten Fr.

considernd c sfera omogen cade cu viteza constant v0 nseamn c rezultanta forelor ce acioneaz asupra

sferei este egal cu zero, adic:

0rv6gr3

4gr3

40

30

3 = (5) de unde rezult coeficientul de vscozitate al lichidelor:

Lucarare De Laborator Catedra De Fizica Universitatea Tehnica Din Cluj Napoca

3

( )0

20

vrg

92 = (6)

relaie ce permite calcularea vscozitii dinamice a lichidului considerat.

III. Metodica experimental

a) Dispozitivul experimental

Vscozimetrul Stookes este format dintr-un cilindru de sticl care conine lichidul

de studiat. Cu o rigl se msoar distana ntre dou repere aflate pe cilindru.

b) Modul de lucru

1. Bila de densitate 0 se las s cad n uleiul de densitate , msurndu-se timpul de cdere ntre dou repere fixe.

2. Se msoar distana h ntre cele dou repere, calculnd viteza de deplasare a

bilelor dup relaia v = h/t.

3. Experiena se repet de 5 ori.

4. Se cunosc marimile:

ulei = 800 kg/m3; dbila = 6.2 mm; mbila = 0.92 g. 5. Se trec mrimile fizice msurate i calculele n urmtorul tabel.

Tabel 1

[kg/m3]

0 [kg/m3]

r [m]

h [m]

t [s]

t [s]

v0 [m/s]

[Ns/m2]

r [m]

h [m]

t [s]

[%]

c) Calculul erorilor:

rr2

tt

hh ++=

(7)