по физике. Задачи на поверхностное натяжение Задачи на поверхностное натяжение
Задача 1. С какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (рис. 10.66), если длина проволоки l = 3 см? На сколько изменится поверхностная энергия пленки при перемещении проволоки на d = 2 см? Коэффициент поверхностного натяжения σ=0,04 Н/м.
Задача 2. Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия d= 2 мм. Оказалось, что n = 40 капель имеют массу m = 1,9 г. Каким по этим данным получится коэффициент поверхностного натяжения σ (сигма)?
Задача 3. Из капельницы накапали равные массы сначала холодной воды при температуре t1 = 8°С, затем горячей воды при температуре t2 = 80С. Как и во сколько раз изменился коэффициент поверхностного натяжения воды, если в первом случае образовалось n1=40, а во втором n2 = 48 капель?
Задача 4. В капиллярной трубке радиусом мм жидкость поднялась на высоту мм. Оценить плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения мН/м.
Задача 5. В дне сосуда со ртутью имеется круглое отверстие диаметром d=70 мкм. При какой максимальной высоте слоя ртути H она еще не будет вытекать через отверстие?
Задача 6. Обычная швейная игла имеет длину l=3,5 см и массу m=0,1 г. Будет ли игла лежать на поверхности воды, если ее положить аккуратно?
измерения объема тела с мензурки основан на том, что при погружении тела в жидкость объем жидкости с погруженным в нее телом увеличивается на величину объема тела. Этот хорош тем, что им можно измерять объем тел неправильной формы (например, камня или картофелины), которые нельзя найти, измеряя линейные размеры этих тел. Пользоваться мензуркой (измерительным цилиндром) вы уже учились входе первой лабораторной работы. Измерить же с ее объем тела очень просто. Важно только, чтобы тело было невелико, и его полностью можно было поместить в имеющуюся мензурку. Порядок измерения следующий:
а) в мензурку наливается вода в количестве достаточном для того, чтобы полностью погрузить в нее измеряемое тело. Объем записывается;
б) полностью погрузить тело в воду;
в) определить объем воды с погруженным в нее телом. Разница объемов воды до и после погружения в нее измеряемого тела и будет объемом тела.
К телу, объем которого вы будете измерять, лучше привязать нитку. С ее проще аккуратно опустить тело в воду, а затем и извлечь из мензурки. Если тело плавает в воде нужно полностью погрузить его в воду при карандаша, спицы или проволоки. Иначе вы измерите только объем той части тела, которая находится под водой.
Исходные данные:
Скорость потока жидкости W = 2,0 м/с;
диаметр трубы d = 100 мм;
общий напор Н = 8 м;
относительная шероховатость 4·10-5.
Решение задачи:
Согласно справочным данным в трубе диаметром 0,1 м коэффициенты местных сопротивлений для вентиля и выхода из трубы составляют соответственно 4,1 и 1.
Значение скоростного напора определяется по соотношению:
w2/(2·g) = 2,02/(2·9,81) = 0,204 м
Потери напора воды на местные сопротивления составят:
∑ζМС·[w2/(2·g)] = (4,1+1)·0,204 = 1,04 м
Суммарные потери напора носителя на сопротивление трению и местные сопротивления рассчитываются по уравнению общего напора для насоса (геометрическая высота Hг по условиям задачи равна 0):
hп = H - (p2-p1)/(ρ·g) - = 8 - ((1-1)·105)/(1000·9,81) - 0 = 8 м
Полученное значение потери напора носителя на трение составят:
8-1,04 = 6,96 м
Рассчитаем значение числа Рейнольдса для заданных условий течения потока (динамическая вязкость воды принимается равной 1·10-3 Па·с, плотность воды – 1000 кг/м3):
Re = (w·d·ρ)/μ = (2,0·0,1·1000)/(1·10-3) = 200000
Согласно рассчитанному значению Re, причем 2320 <Re< 10/e, по справочной таблице рассчитаем коэффициент трения (для режима гладкого течения):
λ = 0,316/Re0,25 = 0,316/2000000,25 = 0,015
Преобразуем уравнение и найдем требуемую длину трубопровода из расчетной формулы потерь напора на трение:
l = (Hоб·d) / (λ·[w2/(2g)]) = (6,96·0,1) / (0,016·0,204) = 213,235 м
ответ:требуемая длина трубопровода составит 213,235 м.