Лабораторная работа по физике физику вообще не понимаю. Лабораторная работа № 4.
Изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости.
Цель работы: измерить средний диаметр капилляров.
Оборудование: сосуд с подкрашенной водой, полоска фильтровальной бумаги размером 120 х 10 мм, полоска хлопчатобумажной ткани размером 120 х 10 мм, линейка измерительная.
Содержание работы.
Смачивающая жидкость втягивается внутрь капилляра. Подъём жидкости в капилляре происходит до тех пор, пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, Fв не уравновесится силой тяжести mg столба жидкости высотой h:
Fв = mg.
По третьему закону Ньютона сила Fв, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения Fпов, действующей на стенку капилляра по линии соприкосновения её с жидкостью:
Fв = Fпов.
Таким образом, при равновесии жидкости в капилляре (рисунок 1)
Fпов = mg. (1)
Будем считать, что мениск имеет форму полусферы, радиус которой r равен радиусу капилляра. Длина контура, ограничивающего поверхность жидкости, равна длине окружности:
l = 2πr.
Тогда сила поверхностного натяжения равна:
Fпов = σ2πr, (2)
где σ – поверхностное натяжение жидкости.
Текстовое полеМасса столба жидкости объёмом V = πr2h равна:
m = ρV = ρ πr2h. (3)
Подставляя выражение (2) для Fпов и массы (3) в условие равновесия жидкости в капилляре, получим
σ2πr = ρ πr2hg,
откуда диаметр капилляра
D = 2r = 4σ/ ρgh. (4)
Порядок выполнения работы.
1)Полосками фильтровальной бумаги и хлопчатобумажной ткани одновременно прикоснитесь к поверхности подкрашенной воды в стакане (рисунок 2), наблюдая поднятие воды в полосках.
2)Как только прекратится подъём воды, полоски выньте и измерьте линейкой высоты h1 и h2 поднятия в них воды.
3)Абсолютные погрешности измерения Δ h1 и Δ h2 принимают равными удвоенной цене деления линейки.
Δ h1 = 2 мм; Δ h2 = 2 мм.
4)Рассчитайте диаметр капилляров по формуле (4).
D1 = 4σ/ ρgh1
D2 = 4σ/ ρgh2.
Для воды σ ± Δσ = (7, 3 ± 0, 05)х10-2 Н/ м.
1) Возьмите сосуд с подкрашенной водой и прикоснитесь одновременно полосками фильтровальной бумаги и хлопчатобумажной ткани к поверхности воды. Обратите внимание на подъем воды в полосках.
2) Как только подъем воды прекратится, выньте полоски и измерьте высоту поднятия воды h1 и h2 с помощью линейки. Запишите значения для последующих вычислений.
3) Определите абсолютную погрешность измерения высоты подъема воды. В данном случае, примем погрешность Δh1 и Δh2 равными удвоенной цене деления линейки, то есть 2 мм.
4) Рассчитайте диаметр капилляров по формуле D = 4σ/ρgh, где D - диаметр капилляра, σ - поверхностное натяжение жидкости, ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота поднятия воды.
5) Подставьте известные значения в формулу и проведите вычисления.
В данном случае, для воды известно, что σ ± Δσ = (7,3 ± 0,05) х 10-2 Н/м. Значение плотности воды можно найти в справочниках или использовать стандартное значение: ρ = 1000 кг/м3. Значение ускорения свободного падения g можно принять равным 9,8 м/с2.
Подставляя значения в формулу, получаем:
D1 = 4(7,3 ± 0,05) х 10-2 / (1000) х (9,8) х (h1 ± Δh1)
D2 = 4(7,3 ± 0,05) х 10-2 / (1000) х (9,8) х (h2 ± Δh2)
Выполнив данные вычисления, можно получить значения диаметров капилляров D1 и D2.
Таким образом, после выполнения всех указанных действий можно измерить средний диаметр капилляров и выполнить лабораторную работу по изучению капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости.