Экспериментальная установка и методика измерений

Рис. 6

Вискозиметр капиллярный стеклянный (рис.6) типа ВПЖ-1 состоит из измерительного резервуара (5), ограниченного двумя кольцевыми отметками М1 и М2, резервуар переходит в капилляр (4), который соединен с изогнутой трубкой (1) и трубкой (3). При измерении вязкости жидкость из резервуара (5) течет по капилляру в расширение (6). Трубка (2) соединена с грушей. Вискозиметр заполняется следующим образом: пальцем зажать входное отверстие трубки 1, при помощи груши втянуть жидкость в трубку 2 выше отметки М1, следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха.

Для определения вязкости неизвестной жидкости воспользуемся формулой (14), несколько ее упростив. В нашем приборе жидкость двигается по капилляру за счет перепада давлений, создаваемого столбом жидкости высотой, равной длине капилляра L, то есть , где r - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения. Тогда формулу (14) можно преобразовать:

,                                                      (15)

где V – объем жидкости, вытекающий из капилляра за одну секунду, а = 2 R - диаметр капилляра. Если жидкость объемом V ₁ вытекает в течение t секунд, то формула (15) для коэффициента вязкости будет иметь вид

.                                                  (16)

П ОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Записать параметры вискозиметра:

· плотность жидкости r = 1,26×10³ кг/м³;

· диаметр капилляра a = 5,1 мм = 5,1×10^{-3 м;}

· объем от отметки М₁ до отметки М₂ V ₁ = 5,12 см³ = 5,12 ×10^{-6 м3}.

2. Определить температуру воздуха в помещении, считая ее равной температуре жидкости.

3. Зажать пальцем входное отверстие трубки 1, при помощи груши втянуть жидкость в трубку 2 выше отметки М₁.

4. Освободить трубку 1. Жидкость начнет стекать по капилляру. Измерить время, за которое уровень жидкости опустится с отметки М₁ до отметки М₂, то есть через капилляр вытечет объем жидкости V ₁. Измерение времени вытекания провести не менее 10 раз. Найти среднее время вытекания

,                                         (17)

     где n – число опытов.

5. По формуле (16) подсчитать коэффициент вязкости , полагая . Сравнить полученный результат с известным из литературы значением вязкости для данной температуры (таблица 2).

6. Вычислить случайную погрешность измеренного времени вытекания жидкости:

,                (18)

систематическую погрешность взять равной с.

7. Найти полную погрешность определения времени вытекания жидкости:

.                                (19)

8. Определить абсолютную погрешность измерения коэффициента вязкости по формуле:

.                          (20)

9. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.

10. Сделать выводы и оформить отчет.

 

 

Таблица 2. Зависимость коэффициента вязкости глицерина от температуры

t, 0C	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90
	12,1	7,05	3,95	1,48	0,60	0,33	0,18	0,102	0,059	0,035	0,021

Таблица 3.

№ п/п	t, с	∆ t случ, с	∆ t сист, с	∆ t, с
1
2
…..
n
среднее

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое внутреннее трение?

2. Напишите уравнение Ньютона для силы внутреннего трения и объясните смысл входящих в него величин.

3. В каких единицах измеряется коэффициент вязкости в системе СГС? СИ?

4. Какая жидкость называется ньютоновской? неньютоновской?

5. Почему кровь является неньютоновской жидкостью?

6. Как вязкость жидкости зависит от температуры?

7. Какие существуют режимы течения жидкости? Какая величина является критерием определения режима течения жидкости?

8. Какое значение имеет определение вязкости крови в клинических исследованиях?

9. Чему равна вязкость крови в обычных условиях? Как вязкость крови зависит от диаметра кровеносного сосуда?

10. Что называется давлением?

11. Что такое объемная скорость жидкости, как она связана с линейной скоростью?

12. Сформулируйте условие неразрывности струи и укажите, следствием какого физического закона оно является.

13. Напишите формулу Пуазейля, поясните величины, входящие в нее.

14. Приведите физический закон, аналогом которого является формула Пуазейля? Поясните аналогию входящих в законы величин.

15. Напишите выражение для гемодинамического сопротивления?

16. От каких величин, согласно формуле Пуазейля, зависит кровяное давление?

17. Как объемная скорость жидкости зависит от радиуса сосуда?

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ И РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Блохина, М.Е., Эссаулова, И.А., Мансурова, Г.В. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике / М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова,, Г.В. Мансурова. - М.: Дрофа., 2001. - 288 с. (Раздел 3. стр.67-72)

2. Губанов, Н.И. Медицинская биофизика / Н.И. Губанов, А.А. Утепенбергов. – М.: Медицина, 1978. – 304 с. (Глава 12. стр.275-283)

3. Джерри, Мерион Б. Общая физика с биологическими примерами / Мерион Б. Джерри. - М.: Высш. шк., 1986. - 623 с. (§ 14.3 стр.366-382)

4. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко.- М.: Дрофа, 2003. - 558 с. (Глава 7. § 7.1 -§ 7.2 стр.113-118; § 7.4 -§ 7.5 стр.119-123)

5. Биофизика / Под ред. В.Ф. Антонова. - М.: Владос, 2003. - 287 с. (Глава 9. § 34 - § 35 стр.181-191)

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Владимиров Ю.А., Рощупкин Д.И., Потапенко А.Я., Деев А.И. Биофизика. М.:Медицина, 1983. (§ 12.6 стр.238-240)

2. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике/ Под ред. Кудрявцева В.А. - Киров: КГМА, 1999.-278с. (часть II стр.66-69, стр.73-75)

3. Джанколи Д. Физика. М.: Мир, Т.1. 1989. - 653 с. (Том 1. Глава 13. § 13.1 стр.372-373; § 13.5 - § 13.6 стр.383-387)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7