Цель работы

    Углубить теоретические представления о механизмах возникновения внутреннего трения в жидкости. Освоить методы измерения вязкости жидкостей.

1. Теоретическая часть

    Макроскопическое движе­ние (течение), возникшее в жидкости или газе под действием внешних сил, посте­пенно прекращается. Очевидно, что это происходит  под действием  сил сопротивления,  существующих внутри жидкостей  и газов. Силы такого  внут­реннего трения присущи всем реальным жидкостям и газам и составляют основу понятия вязкости.                                                                                               

                                                          1.1.   Вязкость жидкостей

    Причину возникновения сил вязкого трения в жидкостях можно пояснить с помощью рисунка 1.

    Пусть два слоя жидкости, середины которых отстоят друг от друга на расстоянии dz, имеют скорости v1 и v2. Co стороны слоя, который движется быстрее, на слой, который движется медленнее, действует ускоряющая сила F1. Наоборот, на быстрый слой действует тормозящая сила F2 со стороны медленного слоя. Эти силы, направленные по касательной к слоям, называются силами внутреннего трения. И. Ньютон предложил  для  их расчета следующую формулу

,                                                                   (1)

где dv/dz- градиент скорости движения слоев в направлении, перпендикулярном тру­щимся слоям, S - площади соприкасающихся слоев, h - динамическая вязкость жидкости или газа или коэффициент внутреннего трения.  Динамическая  вязко­сть - характеристика данного вещества, численно она равна силе трения, возникающей между двумя слоями этой жидкости площадью по 1 м2  каждый при градиенте скорости, равном 1 м/с на метр.  Размерность коэффициента вязкости . В некоторых случаях принято  пользоваться так называемой кинематической вязкостью, равной динами­ческой вязкости жидкости, деленной на плотность жидкости .

   В жидкостях внутреннее трение обусловлено действием межмолекулярных сил - рас­стояния между молекулами жидкости сравнительно невелики[1], а потому силы взаимодействия значительны. Молекулы жидкости, подобно молекулам твердого тела, колеблются око­ло положений равновесия, но эти положения не являются постоянными. По истечении некоторого интервала времени молекула скачком переходит в новое положение. Это время назы­вается временем «оседлой жизни» молекулы.

     Силы межмолекулярного взаимодействия зависят от рода жидкости. Вещества с малой вязкостью - текучи, и наоборот, сильно вязкие вещества могут иметь значительную механическую твердость, как, например, стекло. Вязкость  существенно   зависит от  количества и состава примесей, а также от  температуры.  С повышением температуры время «оседлой жизни» уменьшается, что обуславливает рост подвижности жидкости и уменьшение ее вязко­сти.

1.2. Движение твердого тела в жидкости

  При движении тел в вязкой жидкости возникают силы сопротивления. ............