Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Berechnung der Dichte des Balls
- Berechnung der Dichte der Flüssigkeit
- Messung der Viskosität der Flüssigkeit
Die Flüssigkeitsviskosität ist ein Maß für die innere Reibung einer Flüssigkeit. Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten fließen langsam, während Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität schnell fließen. Lava hat eine relativ hohe Viskosität; Wasser hat einen relativ niedrigen Wert. Sie können die Viskosität einer Flüssigkeit messen, indem Sie die Geschwindigkeit einer Kugel messen, die durch die Flüssigkeit fällt. Die Geschwindigkeit der Kugel kann zusammen mit den relativen Dichten der Kugel und der Flüssigkeit zur Berechnung der Viskosität der Flüssigkeit verwendet werden.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Indem Sie die Geschwindigkeit einer Metallkugel messen, die in einen Flüssigkeitsbehälter gefallen ist, können Sie die Viskosität der Flüssigkeit bestimmen.
Berechnung der Dichte des Balls
Messen Sie die Masse Ihres Balls mit Ihrer Waage. Angenommen, die Masse der Kugel beträgt 0,1 kg.
Ermitteln Sie den Radius der Kugel, indem Sie zuerst den Durchmesser messen (Abstand einer geraden Linie durch die Kugel an der breitesten Stelle). Teilen Sie den Durchmesser durch 2; Dies gibt den Radius Ihres Balls. Berechnen Sie das Volumen der Kugel, indem Sie den Radius in die Gleichung für das Volumen einer Kugel einfügen. Angenommen, das Kugellager hat einen Radius von 0,01 Metern (m). Das Volumen wäre:
Volumen = 4/3 × pix (0,01 m) × 3 = 0,00000419 m × 3
Berechnen Sie die Dichte des Balls, indem Sie seine Masse durch sein Volumen dividieren. Die Dichte des Balls im Beispiel wäre:
Dichte = 0,1 kg 0,00000419 m³ = 23,866 kg / m³
Berechnung der Dichte der Flüssigkeit
Messen Sie die Masse Ihres Messzylinders, wenn dieser leer ist. Messen Sie dann die Masse Ihres Messzylinders mit 100 ml Flüssigkeit. Angenommen, der leere Zylinder hatte eine Masse von 0,2 kg und mit Flüssigkeit war seine Masse 0,45 kg.
Bestimmen Sie die Masse der Flüssigkeit, indem Sie die Masse des leeren Zylinders von der Masse des Zylinders mit der Flüssigkeit abziehen. Im Beispiel:
Flüssigkeitsmasse = 0,45 kg - 0,2 kg = 0,25 kg
Bestimmen Sie die Dichte der Flüssigkeit, indem Sie die Masse durch das Volumen dividieren. Beispiel:
Flüssigkeitsdichte = 0,25 kg - 100 ml = 0,0025 kg / ml = 0,0025 kg / cm³ = 2.500 kg / m 3*
1 ml entspricht 1 cm 3 * 1 Million Kubikzentimeter entspricht 1 Kubikmeter
Messung der Viskosität der Flüssigkeit
Füllen Sie Ihren großen Messzylinder so mit Flüssigkeit, dass er etwa 2 cm vom oberen Rand des Zylinders entfernt ist. Verwenden Sie Ihren Marker, um eine Markierung 2 cm unter der Oberfläche der Flüssigkeit zu machen. Markieren Sie eine weitere Linie 2 cm vom Boden des Zylinders entfernt.
Messen Sie den Abstand zwischen den beiden Markierungen am Messzylinder. Angenommen, der Abstand beträgt 0,3 m.
Lassen Sie den Ball auf die Oberfläche der Flüssigkeit fallen und verwenden Sie Ihre Stoppuhr, um zu bestimmen, wie lange es dauert, bis der Ball von der ersten zur zweiten Markierung fällt. Angenommen, der Ball hat 6 Sekunden gebraucht, um die Distanz zu verringern.
Berechnen Sie die Geschwindigkeit des fallenden Balls, indem Sie die gefallene Distanz durch die benötigte Zeit dividieren. Im Beispiel:
Geschwindigkeit = 0,3 m · 6 s = 0,05 m / s
Berechnen Sie die Viskosität der Flüssigkeit aus den gesammelten Daten:
Viskosität = (2 x (Kugeldichte - Flüssigkeitsdichte) x g x a ^ 2) ÷ (9 x v), wobei
g = Erdbeschleunigung = 9,8 m / s ^ 2 a = Radius des Kugellagers v = Geschwindigkeit des Kugellagers durch die Flüssigkeit
Stecken Sie Ihre Messungen in die Gleichung, um die Viskosität der Flüssigkeit zu berechnen. Für das Beispiel würde die Berechnung so aussehen:
Viskosität = (2 · (23.866 - 2.500) · 9,8 · 0,01 · 2) · (9 · 0,05) = 93,1 Pascalsekunden