Na ciała poruszające się w cieczy (lub gazie) działa opór wynikający z tarcia wewnętrznego warstewek cieczy. Spowodowany on jest istnieniem sił międzycząsteczkowych.
Opór lepkości (tarcia wewnętrznego) F1 wyraża wzór:
Gdzie: η – bezwzględny współczynnik lepkości cieczy,
S – powierzchnia ciała,
- gradient (jednostkowy spadek prędkości).
Współczynnik lepkości cieczy η zależy od rodzaju cieczy i jej temperatury i równa się liczbowo sile oporu przypadającej na jednostkową powierzchnię przy jednostkowym gradiencie prędkości i ma wymiar:
Wyznaczanie współczynnik lepkości η odbywa się na zasadzie wypływu cieczy z rurki włoskowatej lub nieswobodnego spadania kulki w cieczy. Spadająca kulka pociąga za sobą przylegającą do niej warstwę cieczy, ta następną warstwę, ale już z mniejszą prędkością itd. Opór spowodowany lepkością (tarciem wewnętrznym) wyraża wzór Stokesa:
R – promień kulki,
V – prędkość kulki.
Na kulkę w cieczy działają ponadto: siła ciężkości P=mg oraz siła wyporu W=Vρg,
gdzie V – objętość kulki,
ρ – gęstość cieczy.
Ponieważ opór lepkości zależy od prędkości ruchu, wobec czego kulka po wrzuceniu do cieczy porusza się początkowo ruchem przyspieszonym, a po zrównoważeniu sił – ruchem jednostajnym. Dla ruchu jednostajnego możemy napisać równanie:
W przypadku spadania kulki w cylindrze o promieniu R występuje dodatkowo hamowanie spowodowane wpływem ścianek cylindra. Należy skorygować wzór poprawką Ladenburga:
Do doświadczenia należy użyć 10 do 20 jednakowych kulek, wyznaczyć ich łączną masę M. Obliczyć średnią masę m jednej kulki. Zmierzyć śrubą mikrometryczną średnicę kilku kulek i wyznaczyć średni promień r, oraz średnią objętość.
Suwmiarką mierzymy średnicę wewnętrzną cylindra i wyznaczamy jego promień R. Gęstość cieczy η mierzymy areometrem. Aby zapewnić ruch kulek wzdłuż osi cylindra, kulki wrzucamy przez lejek. Mierzymy stoperem czas ruchu kolejnych kulek między kreskami na cylindrze. Wyznaczamy średni czas t, i po zmierzeniu odległości między kreskami h wyznaczamy średnią prędkość v.
Bonifacy7