Kompletny zestaw eksperymentalny: Prawa przepływów

Podstawy

Wykorzystamy ultradźwiękowe zjawisko Dopplera do własności przepływów (stacjonarnego i laminarnego) cieczy w układzie rurek. Wyniki obserwacji staną się podstawą wielu zastosowań technicznych. Eksperyment skupia się, w szczególności, na związku między prędkością przepływu i powierzchnią przekroju poprzecznego rurki (równanie ciągłości) oraz na związku pomiędzy oporem przepływu i średnicą rurki (prawa Hagena – Poiseuille’a). Jeśli znana jest geometria układu, oba związki można wykorzystać do wyznaczania lepkości dynamicznej lub płynności.

Zadania

• Wyznacz średnią i maksymalną zmianę częstotliwości Dopplera (, ) dla czterech różnych prędkości pracy pompy i trzech różnych średnic rurek z wykorzystaniem ultradźwiękowej jednostka dopplerowskiej.

• Wyznacz średnią prędkość przepływu, przy wykorzystaniu zjawiska Dopplera oraz wielkości przepływu na podstawie znanego przekroju poprzecznego rurki zgodnie z równaniem ciągłości.

• Zmierz spadek ciśnienia dla różnych prędkości przepływu oraz różnych średnic rurki z wykorzystaniem pionowych przewodów.

• Wyznacz opór przepływu (odpowiednik oporu z prawa Ohma) na podstawie spadku ciśnienia i wielkości przepływu. Zbadaj zależność oporu przepływu od średnicy rurki (prawo Hagena – Poiseuille’a).

• Wyznacz lepkość dynamiczną w oparciu o prawo Hagena – Poiseuille’a i znaną „geometrię”.

• Wyznacz liczby Reynoldsa dla rurek o różnych średnicach na podstawie prędkości przepływu i wyciągnij wnioski dotyczące właściwości przepływu w różnych rurkach.

Tematy powiązane

Ultradźwiękowe zjawisko Dopplera, przepływ stacjonarny, przepływ laminarny i turbulentny, równanie ciągłości, równanie Bernoulliego, prawo Hagena – Poiseuille’a, prędkość przepływu, opory przepływu, ciśnienie statyczne i dynamiczne, waga ciśnieniowa, lepkość, płynność i ultradźwiękowy pomiar przepływu.

Skład zestawu