Проведення експериментального дослідження

Експериментальну перевірку форми поверхонь рівня рідини в круглій циліндричній судині, що рівномірно обертається, проведемо на лабораторній установці (рис. 2.1).

Враховуючи те, що в цьому випадку вільна поверхня рідини є однією з конгруентних поверхонь рівня, то буде достатнім знайти координати окремих точок вільної поверхні дослідним шляхом.

Схема установки

Лабораторна установка містить наступні елементи: електродвигун 1, регулятор частоти обертання 2, стіл 3, циліндрична судина 4, робочу рідину 5, стійку 6 зі шкалою, горизонтальну рейку 7, голчастий зонд 8.

Елементи 6, 7 і 8 утворюють рухомий координатний пристрій (рис.2.1)

2.2.2. Методика проведення досліду і обробки результатів

Включити електродвигун 1. За допомогою регулятора 2 встановити задану частоту обертання вала двигуна із закріпленою на ньому судиною. Після досягнення стану відносного спокою рідини (2,5…3 хвилин) по черзі сполучати вістря голки 8 координатного пристрою з точками 1...9…9 вільної поверхні, що лежать у площині z0x (точку 5 розташувати на осі обертання). При цьому за шкалою горизонтальної рейки 7 і конусом стійки 8 відраховувати поточні координати x і z обраних точок.

Дослідні значення поточних радіуса r і висоти h визначити шляхом віднімання координат поточних точок 1...9…9 від координат точки 5 як базової. Знаки отриманих різниць забезпечать наближену симетричність кривої, що апроксимує дослідні точки на графіку h=f(r) відносно вертикальної осі. Кутову швидкість обертання циліндра можна визначити за формулою , де n – частота обертання циліндра, об/хв.

Для того, щоб побудувати графік за дослідними і розрахунковими даними h=f(r), на полі графіка з дослідними точками r, h треба нанести розрахункову криву (параболу) вільної поверхні рідини в обертовій судині. Крива будується на підставі формули (2.5), що містить змінні r, h і постійні величини W, g. Задаючи поруч значення, наприклад, величини r як незалежної змінної, можна дослідними значеннями r визначити відповідні значення величини h=h_теор при фіксованій у досліді кутовій швидкості обертання W судини з рідиною.

Найбільше можливе розходження дослідних точок r, h щодо розрахункової кривої свідчить про погрішності експерименту і деяких допущень, прийнятих при теоретичних побудовах (про зневагу явищами неоднорідної змочуваності стінок у районі вільної поверхні рідини, неспівосності судини і вала електродвигуна, про зазори в координатному пристрої і т.д.).

Результати спостережень і розрахунків заносяться до табл.2.1 і табл.2.2.

Поиск по сайту: