Тұтқыр сұйықтағы дене жылдамдығының теңдеуі және үйкеліс күші
Stokes' law
Стандартты тұтқыр сұйықтағы дене жылдамдығын есептеу формуласы. Стокстің заңы, тұтқырлық күші, жылдамдық өлшемі, түсірілмелі шар вискозиметрі туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Вязкос сұйықтықтағы дененің жылдамдығының теңдеуі, үйкеліс күшінің өрнегі.
Equation for the velocity of a body in viscous fluid
the expression for frictional force
Сұйықтық динамикасында Стокстың заңы – бұл тұтқыр сұйықтықтағы өте кішкентай Рейнольдс сандарына ие сфералық денелерге әсер ететін үйкеліс күшінің (сонымен қатар сүйреу күші деп те аталады) эмпирикалық заңы. Ол 1851 жылы Джордж Габриэль Стокс Навье-Стокс теңдеулерінің кішкентай Рейнольдс сандары үшін Стокс ағынының шегін шешу арқылы алынған.
In fluid dynamics, Stokes' law is an empirical law for the frictional force – also called drag force – exerted on spherical objects with very small Reynolds numbers in a viscous fluid. It was derived by George Gabriel Stokes in 1851 by solving the Stokes flow limit for small Reynolds numbers of the Navier–Stokes equations.
Қолданбалар
Стокстің заңы құлаушы шарлы вискометрдің негізі болып табылады, онда сұйықтық тік шыны түтікшеде қозғалмай тұрады. Белгілі мөлшері мен тығыздығы бар шар сұйықтық арқылы төмен түседі. Дұрыс таңдалған жағдайда, ол тұрақты жылдамдыққа жетеді, оны түтікшедегі екі белгі арасынан өтуге кеткен уақыт арқылы өлшеуге болады. Мөлдір емес сұйықтықтар үшін электрондық сезіктеу қолданылуы мүмкін. Тұрақты жылдамдық, шардың мөлшері мен тығыздығы және сұйықтың тығыздығы белгілі болса, Стокстің заңы сұйықтың тұтқырлығын есептеу үшін пайдаланылады. Есептеудің дәлдігін арттыру үшін классикалық тәжірибеде әртүрлі диаметрлі болат шарлы подшипниктер сериясы қолданылады. Мектеп тәжірибесінде глицерин немесе алтын сироп сұйықтық ретінде қолданылады, ал бұл техника өнеркәсіпте процестерде қолданылатын сұйықтықтардың тұтқырлығын тексеру үшін пайдаланылады. Көптеген мектеп тәжірибелері температураны және/немесе қолданылатын заттардың концентрациясын өзгертіп, оның тұтқырлыққа тигізетін әсерін көрсетуді қамтиды. Өнеркәсіптік әдістерге түрлі майлар мен полимерлік сұйықтықтар, мысалы, ерітінділер кіреді. Стокстің заңының маңыздылығы кем дегенде үш Нобель сыйлығына әкелген зерттеулерде оның маңызды рөл атқарғанынан көрінеді. Стокстің заңы микроорганизмдер мен сперматозоидтардың жүзуін түсіну үшін маңызды, сондай-ақ, гравитация күші әсерімен судағы ұсақ бөлшектер мен организмдердің шөгінуі үшін де маңызды. Бұл теңдеуді суда немесе басқа сұйықтықтардағы ұсақ бөлшектердің тұнуы кезінде де қолдануға болады.
Stokes' law is the basis of the falling sphere viscometer, in which the fluid is stationary in a vertical glass tube. A sphere of known size and density is allowed to descend through the liquid. If correctly selected, it reaches terminal velocity, which can be measured by the time it takes to pass two marks on the tube. Electronic sensing can be used for opaque fluids. Knowing the terminal velocity, the size and density of the sphere, and the density of the liquid, Stokes' law can be used to calculate the viscosity of the fluid. A series of steel ball bearings of different diameters are normally used in the classic experiment to improve the accuracy of the calculation. The school experiment uses glycerine or golden syrup as the fluid, and the technique is used industrially to check the viscosity of fluids used in processes. Several school experiments often involve varying the temperature and/or concentration of the substances used in order to demonstrate the effects this has on the viscosity. Industrial methods include many different oils, and polymer liquids such as solutions. The importance of Stokes' law is illustrated by the fact that it played a critical role in the research leading to at least three Nobel Prizes. Stokes' law is important for understanding the swimming of microorganisms and sperm; also, the sedimentation of small particles and organisms in water, under the force of gravity. Similar use of the equation can be made in the settling of fine particles in water or other fluids.