Χρήση στα εργαστήρια Μηχανικής Ρευστών Ι
Αντικείμενα άσκησης:
(α) Η κατανόηση των εννοιών: διατμητικό ιξώδες και κινηματικό ιξώδες
(β) Ο προσδιορισμός του διατμητικού και κινηματικού ιξώδους, καθώς και πως μεταβάλλονται αυτές οι ιδιότητες
Το ιξώδες ενός υγρού στην ατμοσφαιρική θερμοκρασία και πίεση μπορεί να προσδιορισθεί με χρονομέτρηση της πτώσεως ορισμένων σφαιρών δια μέσου του υγρού αυτού. Η πειραματική συσκευή, που χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό, περιλαμβάνει ένα ιξωδόμετρο πτώσεως μικρών σφαιρών, ένα υδρόμετρο και ένα χρονόμετρο.
Το ιξωδόμετρο αυτό βασικά αποτελείται από ένα διαφανή κύλινδρο. Πάνω από το στόμιο του, και περίπου από το κέντρο, αφήνουμε να πέσει μικρή στερεή (συνήθως μεταλλική) σφαίρα μέσα στο υγρό αγνώστου ιξώδους, με το οποίο γεμίζουμε το ιξωδόμετρο. Όταν η σφαίρα πέφτει μέσα στο υγρό εξασκούνται επ’ αυτής, η δύναμη του βάρους της, η άνωση και η αντίσταση του υγρού (οπισθέλκουσα).
Η μικρή σφαίρα πέφτει στην αρχή επιταχυνόμενη. Καθώς όμως αυξάνεται η ταχύτητα της, αυξάνεται και η αντίσταση του υγρού, οπότε θα φθάσει η στιγμή, που οι τρεις αυτές δυνάμεις θα ισορροπήσουν. Από τη στιγμή που το άθροισμα των δυνάμεων αυτών είναι μηδέν και εξής η σφαίρα θα αποκτήσει σταθερή ταχύτητα.
Στην περίπτωση αυτή η δύναμη αντιστάσεως θα δίνεται από τη σχέση του Stokes (που ισχύει ως γνωστό για στρωτή ροή με χαμηλό αριθμό Reynolds, πράγμα που επιτυγχάνεται όταν n σφαίρα είναι μικρή). Με βάση την σχέση για την δύναμη της αντίστασης από τον νόμου του Stokes υπολογίζεται το ιξώδες του υγρού.