Лабораторная работа №12 определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса

1. Основы измерения вязкости методом Стокса 
Сила внутреннего трения возникает не только при движении жидкости относительно покоящегося тела, но и 
при движении твердого тела в покоящейся жидкости. На этом и основан метод измерения вязкости по Стоксу. 
Суть метода состоит в том, что на всякое тело, движущееся в жидкости, действует сила сопротивления, 
зависящая от многих факторов (формы тела, условий течения и т.д.), в том числе и от вязкости жидкости. 
Стоксом была строго выведена формула для силы сопротивления, действующей на шарик, движущийся в 
жидкости, при условии, что движение жидкости относительно шарика ламинарное. Ламинарное течение - это такое 
течение, при котором слои жидкости можно считать параллельными друг другу и направлению макроскопического 
движения жидкости. Такие условия практически выполняются при достаточно малых скоростях движения шарика. 
Если условие это не выполнено, то в жидкости образуются вихри, течение становится турбулентным и тогда о 
вязкости как о свойстве вещества говорить нельзя. 
Формула Стокса имеет вид 
F = 6
πηrV
,
(1.1) 
где 
η - вязкость жидкости; r - радиус шарика; V - скорость шарика. 
Справедливость этой формулы (строгий вывод которой достаточно сложен) следует из простых соображений. 
Действительно, опыт подсказывает, что сила сопротивления зависит только от скорости шарика V, его радиуса r и 
вязкости жидкости 
η и ни от каких других величин. Вид же зависимости вытекает из того, что размерность 
комбинации, составленной из этих трех величин, должна совпадать с размерностью силы. Этому условию 
удовлетворяет одна единственная комбинация - произведение 
η⋅r⋅V. Множитель 6π получается из строгого вывода, 
проведенного Стоксом.
Прямая пропорциональность между силой и скоростью, которая предполагается в формуле (1.1), имеет место 
не для всех жидкостей и газов (среды, для которых это справедливо, называются ньютоновскими). Для 
неньютоновских жидкостей коэффициент вязкости сам зависит от скорости; примерами таких жидкостей является 
кровь (содержащая взвешенные частицы) и другие суспензии. 
Для оценки ламинарности, а следовательно, и применимости формулы Стокса существует так называемое 
число, или критерий Рейнольдса, (Re):