Лабораторная работа № 4. изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости. цель работы: измерить средний диаметр капилляров. оборудование: сосуд с подкрашенной водой, полоска фильтровальной бумаги размером 120 х 10 мм, полоска хлопчатобумажной ткани размером 120 х 10 мм, линейка измерительная. содержание работы. смачивающая жидкость втягивается внутрь капилляра. подъём жидкости в капилляре происходит до тех пор, пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, fв не уравновесится силой тяжести mg столба жидкости высотой h: fв = mg. по третьему закону ньютона сила fв, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения fпов, действующей на стенку капилляра по линии соприкосновения её с жидкостью: fв = fпов. таким образом, при равновесии жидкости в капилляре (рисунок 1) fпов = mg. (1) будем считать, что мениск имеет форму полусферы, радиус которой r равен радиусу капилляра. длина контура, ограничивающего поверхность жидкости, равна длине окружности: l = 2πr. тогда сила поверхностного натяжения равна: fпов = σ2πr, (2) где σ – поверхностное натяжение жидкости. рисунок 1 масса столба жидкости объёмом v = πr2h равна: m = ρv = ρ πr2h. (3) подставляя выражение (2) для fпов и массы (3) в условие равновесия жидкости в капилляре, получим σ2πr = ρ πr2hg, откуда диаметр капилляра d = 2r = 4σ/ ρgh. (4) порядок выполнения работы. 1. полосками фильтровальной бумаги и хлопчатобумажной ткани одновременно прикоснитесь к поверхности подкрашенной воды в стакане (рисунок 2), наблюдая поднятие воды в полосках. 2. как только прекратится подъём воды, полоски выньте и измерьте линейкой высоты h1 и h2 поднятия в них воды. 3. абсолютные погрешности измерения δ h1 и δ h2 принимают равными удвоенной цене деления линейки. δ h1 = 2 мм; δ h2 = 2 мм. 4. рассчитайте диаметр капилляров по формуле (4). d1 = 4σ/ ρgh1 d2 = 4σ/ ρgh2. для воды σ ± δσ = (7, 3 ± 0, 05)х10-2 н/ м. 5. рассчитайте абсолютные погрешности δ d1 и δ d2 при косвенном измерении диаметра капилляров. рисунок 2 δ d1 = d1(δσ/ σ + δ h1/ h1); δ d2 = d2(δσ/ σ + δ h2/ h2). погрешностями δ g и δ ρ можно пренебречь. 6. окончательный результат измерения диаметра капилляров представьте в виде d1 ± δ d1 = d2 ± δ d2 =
