Контольная работа по "Физике"

 

 

 

Задание

   1.Вязкость. -Модель вязкого  поведения жидкости. -Экспериментальное  определение вязкости. -Консистентные  переменные.

   2.Классификация сыпучих  материалов и их основные характеристики, определяющие физико-механические  свойства. -Объемная масса. -Плотность. -Порозность, пористость.

   3.Физико-механические свойства  маслосемян и продуктов их  переработки. -Особенности анатомического  строения маслосемян. -Внутриклеточный  состав и биологические особенности  хранения маслосемян. -Физико-химический  состав маслосемян. -Физико-механические свойства маслосемян и продуктов их переработки. Геометрические характеристики маслосемян. Фрикционные свойства маслосемян. Объёмные характеристики маслосемян. Прочностные характеристики маслосемян. Аэродинамические характеристики маслосемян.

 

Ответ на первый вопрос задания

 

1.Вязкость

Вязкость - текучесть. Вязкостью  называется мера сопротивления течению жидкости; она равна отношению напряжения сдвига к скорости сдвига. Текучестью называется величина обратная вязкости. Вязкость проявляется в том, что при сколь угодно малом постоянном напряжении деформация тела непрерывно увеличивается пропорционально времени. 
Модель вязкой жидкости Ньютона предполагает, что сдвиговое напряжение прямо пропорционально скорости деформации                      , а коэффициент пропорциональности     именуется вязкостью. Он имеет размерность напряжения, помноженного на время, и измеряется Н с/м [1пз = 1дин с/м = 0,1 Н с/м].

Отсюда следует, что  если цилиндрический вал вращается в ванне, заполненной вязкой жидкостью, то, по исследованиям Стокса (английский физик XIX века), крутящий момент М, действующий на слой жидкости, будет пропорционален квадрату расстояния R от оси цилиндра.

 

2.Модель вязкого  поведения жидкости

Для ньютоновской жидкости рассмотрим схему ламинарного течения жидкости в горизонтальной трубе - капилляре. При горизонтальном расположении трубы вес жидкости не имеет значения, Выделим цилиндр длиной l и радиусом r; на длине l перепад давления будет   Р. Условие равновесия выделенного объема представляется зависимостью:

 

Где    - касательное  напряжение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Откуда

 

 

Из уравнения Ньютона

 

 

Где V-скорость течения жидкости;    - вязкость. 

Интегрируя                                      получаем

 

(Знак минус упущен, он показывает, что течение противоположно возрастанию давления.)

Постоянную интегрирования находят  из условия r = RV = 0, тогда:

 

 

Где R – радиус капилляра. 
   Распределение скорости будет параболическим. Расход Q может быть получен интегрированием уравнения:

 

 

Где                      - элемент площади.

 

 

Это закон Пуазейля.

Для ламинарного течения  жидкости Бингама - Шведова:

 

 

где       - вязкость пластично-вязкого тела Бингама - Шведова.

Представляя                                     , получаем:

 

 

Интегрирование дает

 

 

Постоянную С определяем из условия прилипания материала к стенке цилиндра при r=R, V=0:

 

 

Отбрасывая знак минус, как и при выводе закона Пуазейля, получаем:

 

 

Из исходного уравнения  видно, что при                     (производная скорости равна нулю), dV/dr = 0. Это указывает на то, что при r < r есть движение с постоянной скоростью, но течение отсутствует, т.е. нет относительного смещения слоев. Это говорит о том. что около оси тело будет двигаться как жесткое, и, где            , при этом радиус жесткого ядра R   определяется уравнением:

 

 

Скорость V жесткого цилиндра находится подстановкой r  вместо r и

 

 

 

и распределением скорости по сечению трубы будет усеченная  парабола.

Расход Q может быть выяснен  как сумма двух расходов; в центральной зоне со скоростью V и в остальной части сечения с переменной скоростью V расход равен:

 

 

После подстановки выражений V , V, г и интегрирования находим:

 

 

 

Это уравнение известно под названием уравнения Букингема - Рейнера.

 

 

3.Экспериментальное определение вязкости

Наука о количественной оценке вязкости материалов, как час  экспериментальной реологии (реометрии), называется вискозиметрией. Существует разнообразие методов и конструкций приборов, обусловленное широким диапазоном измерений (10  у газов до 10  Нс/м2 у ряда полимеров) и необходимостью их осуществления при низких и высок температурах и давлениях.

Вязкость определяется различными способами и приборами  Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами. Он используются также для оценки и других консистентных переменных Наиболее распространены: ротационные, основанные на законах внутрижидкостного трения; капиллярные, основанные на законе Пуазейля; падающим шариком, основанные на законе Стокса; ультразвуковые, основанные на затухании ультразвуковых колебаний в вязкой среде.

 

 

 

4.Консистентные переменные

Консистентные переменные, характеризующие вязкость жидкостей, определяются на капиллярных вискозиметрах, пропуская ее через тонкую трубочку - капилляр. Для капилляра вязкость   испытываемой жидкости через его параметры определяется по зависимости, которая выводится из определенной ранее зависимости для режима расхода жидкости:

 

 

где R - радиус капилляра; L - длина капилляра; Q - расход жидкости через капилляр;   Р - перепад давления.

   Измеряя перепад давления и замеряя расход, можно получить зависимость расхода жидкости через капилляр от перепада давления. Эта зависимость на графике будет представлена линией, наклон которой к оси   Р равен:

 

 

Наклон кривой зависит не только от вязкости, но и от параметров прибора R и L. Рейнер М. предположил наносить кривую в координатах переменных V и Р:

 

 

Тогда тангенс угла наклона кривой в этих координатах (рис.5,а) равен:

 

 

Он не зависит от параметров R и L. Графики в координатах V - Р не зависят от размеров приборов и отражают определенное свойство материала.

Величина Р является касательным  напряжением на стенке (при r=R), а V - градиент скорости в том же месте.

Свойство материала, которое отражают графики V - Р, называется консистентностькю, величины V и Р называются консистентными параметрами.