Метод Стокса.

Одним з широко використовуваних методів визначення коефіцієнта в’язкості рідини є метод Стокса, який ґрунтується на вимірюванні швидкості рівномірного руху тіла сферичної форми (наприклад, кульки) в досліджуваній рідині. За законом Стокса сила в’язкості рідини F пропорційна коефіцієнту в’язкості , радіусу кульки r і швидкості її руху :

(1)   При падінні кульки в рідині ця сила спочатку зростає. Потім при зрівноваженні сили в’язкості та Архімедової сили FА силою тяжіння Р ( ) рух кульки стає рівномірним (рис 3). Підставивши значення цих сил, дістанемо: звідки (2) де, - коефіцієнт в’язкості рідини; r – радіус кульки; - швидкість рівномірного руху кульки в рідині; - густина матеріалу кульки; - густина досліджуваної рідини;

рис 3

Формула Стокса (1) і відповідна робоча формула (2) справедлива для випадку: а) твердої кульки, яка рухається рівномірно, без обертання, при відсутності турбулентності; б) якщо рідина гідродинамічно нестислива, однорідна і має необмежену протяжність у всіх напрямках (радіус кульки не перевищує 1/10 радіуса циліндра, в якому знаходиться досліджувана рідина).

Визначивши на досліді швидкість рівномірного падіння кульки в рідині, з рівності (2) визначається коефіцієнт в’язкості рідини.

Скляний циліндр (діаметром 6 – 10 см і заввишки 70 - 80 см) заповнюють досліджуваною рідиною. При значному діаметрі циліндра можна знехтувати впливом його стінок на рідину поблизу рухомої кульки. З поправкою на вплив стінок циліндра коефіцієнт в’язкості визначається за формулою:

де R – радіус циліндра.

Для вимірювання швидкості рівномірного руху кульки на циліндрі роблять дві кільцеві позначки: одна на відстані 6 – 12 см від верхнього рівня рідини, друга – на відстані 6 – 8 см від дна циліндра. Верхньою позначкою відмічають початок рівномірного руху кульки, нижньою відмежовують дію дна посудини. Між цими позначками визначають швидкість рівномірного падіння кульки в рідині.

Дослід повторюють 3 – 5 разів, підготувавши для цього потрібну кількість кульок. Кульки виймають з рідини після дослідів за допомогою опущеної на дно решітки з тримачем.