Sprawozdanie przeplyw cieczy.doc

(417 KB) Pobierz
Sprawozdanie z laboratorium z fizyki

1. WSTĘP TEORETYCZNY:

 

Ciecze rzeczywiste charakteryzują się bardzo małą ściśliwością, natomiast lepkość czasami mają dość znaczną. Niektóre ciecze rzeczywiste, między innymi wodę, można w warunkach powolnego przepływu traktować z pewnym przybliżeniem jako ciecze doskonałe, czyli  takie substancje ciekłe, które nie wykazują zjawiska ściśliwości i lepkości.

Ze strumieniem laminarnym mamy do czynienia, gdy w dowolnym punkcie prędkość płynu nie zależy od czasu. Oznacza to, że w dowolnym punkcie strumienia stacjonarnego prędkość każdej przepływającej cząstki płynu jest zawsze taka sama.

Przepływ cieczy określają dwa podstawowe prawa :

·         prawo Bernoulliego

·         prawo ciągłości strugi

Zasadniczym prawem, z którym mamy do czynienia przy przepływie laminarnym (warstwowym) cieczy doskonałych, jest prawo Bernoulliego. Przy przepływie cieczy przez przewód poziomy, równanie to ma postać:

 

gdzie:

p - ciśnienie statyczne wywierane przez ścianki naczynia,

ρV2/2 - ciśnienie dynamiczne cieczy,

ρ - gęstość cieczy,

V – prędkość przepływu cieczy.

             

Równanie to określa, że suma ciśnienia statycznego i dynamicznego w każdym miejscu przewodu jest stała i równa ciśnieniu całkowitemu, jakie panuje w strumieniu płynącej cieczy. Ciśnienie statyczne to ciśnienie wywierane na ścianki boczne naczynia przez płynącą ciecz, a ciśnienie dynamiczne związane jest z ruchem cieczy. Bernoulli stworzył to równanie przy założeniu, że przepływ jest stały, laminarny i płyn jest nieściśliwy( tzn. że nie doznaje zmian gęstości), a lepkość ( ma rolę analogiczna do tarcia w ruchu ciał stałych)jest tak mała, że możemy ją pominąć.

Równanie Bernoulliego możemy wyprowadzić z prawa zachowania energii

 

                                                         Ep + Ek + Ew = const

 

Wówczas równanie to może być zapisane w formie:

 

                                                   

 

Gdy ciecz doskonała płynie przez przewód o zmiennym przekroju, to z nieściśliwości cieczy wypływa warunek wyrażony równaniem:

 

V1 S1 = V2 S równanie ciągłości strugi

 

Oznacza ono, że szybkości przepływu cieczy doskonałej w różnych miejscach przewodu są odwrotnie proporcjonalne do przekrojów tych miejsc.

             

 

 

2.    PRZEBIEG ĆWICZENIA:

 

Układ pomiarowy:

A2

  A1

 

Wykonywane czynności:

 

-          mierzymy przekroje rury w węższym i grubszym przekroju,

-          przez rurowy przewód przepuszczamy strumień wody,

-          mierzymy różnicę poziomów manometrze dla czterech różnych szybkości przepływu cieczy; dla tych prędkości mierzymy także czas, jaki potrzebuje ciecz aby napełnić wiadro do objętości ośmiu litrów,

 

 

d1 = 58,7 [mm] = 0,0587 [m]

d2 = 38 [mm] = 0,038 [m]

 

                 (1)

 

                                          (2)

                 

2.1 Tabele wyników:

 

 

Nr

Średnica przewodu

R1 [m]

Średnica przewodu

R2 [m]

Powierzchnia

A1 [m2]

Powierzchnia

A2 [m2]

Różnica

poziomów w manometrze

h [m]

Czas

t [s]

Objętość

V [m3]

Prędkość

( z równania pierwszego)

Prędkość

( z równania drugiego)

1

0,02935

0,019

0,00270

0,00113

0,002

264

0.008

0,218

0,0267

2

0,02935

0,019

0,00270

0,00113

0,003

180

0,008

0,267

0,0392

3

0,02935

0,019

0,00270

0,00113

0,004

161

0,008

0,308

0,0441

4

0,02935

0,019

0,00270

0,00113

0,004

160

0,008

0,308

0,0441

= 0,275

= 0,0385 

 

h śr = 0,00325 [m]

 

t śr = 191,25 [s]

 

2.2 Rachunek błędów:

 

Obliczamy błąd pomiarowy z różniczki zupełnej dla

 

 

 

DA1 = 0,000001 [ m2 ]

 

DA2 = 0,000001 [ m2 ]

 

Dh = 0,001 [ m ]

 

= 0,00127

 

              = 0,275 0,001

 

Obliczamy błąd pomiarowy z różniczki zupełnej dla

 

 

∆V = 0,01 [ m3 ]

 

∆ t = 0,01  [ s ]

 

= 0,00459

= 0,04015  0,00459

3. WNIOSKI:

 

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin