粘度の計算方法

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著者: Judy Howell
作成日: 26 J 2021
更新日: 1 J 2024
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流体力学第21回「粘性とは」【機械工学】
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液体粘度は、液体の内部摩擦の尺度です。粘度の高い液体はゆっくりと流れ、粘度の低い液体はすぐに流れます。溶岩の粘度は比較的高い。水は比較的低いものです。液体を通過する球体の速度を測定することにより、液体の粘度を測定できます。球体の速度は、球体と液体の相対密度と組み合わせて、液体の粘度を計算するために使用できます。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

液体の容器に落下した金属球の速度を測定することにより、液体の粘度を決定できます。

ボールの密度を計算する

天びんを使用して、ボールの質量を測定します。たとえば、ボールの質量が0.1キログラム(kg)であるとします。

最初に直径(最も広い部分でボールを通る直線の距離)を測定して、ボールの半径を見つけます。直径を2で割ります。これにより、ボールの半径が決まります。球体の体積の方程式に半径をプラグインして、ボールの体積を計算します。ボールベアリングの半径が0.01メートル(m)であるとします。ボリュームは次のようになります。

体積= 4/3 x pi x(0.01 m)^ 3 = 0.00000419 m ^ 3

質量を体積で割ることにより、ボールの密度を計算します。この例のボールの密度は次のとおりです。

密度= 0.1 kg÷0.00000419 m ^ 3 = 23,866 kg / m ^ 3

液体の密度の計算

空のメスシリンダーの質量を測定します。次に、100ミリリットル(mL)の液体を入れたメスシリンダーの質量を測定します。空のシリンダーの質量が0.2 kgで、流体の場合、その質量は0.45 kgであったとします。

流体のあるシリンダーの質量から空のシリンダーの質量を引くことにより、流体の質量を決定します。例では:

液体の質量= 0.45 kg-0.2 kg = 0.25 kg

質量を体積で除算することにより、流体の密度を決定します。例:

液体の密度= 0.25 kg÷100 mL = 0.0025 kg / mL = 0.0025 kg / cm ^ 3 = 2,500 kg / m ^ 3*

1 mLは1 cm ^ 3に等しい * 100万立方センチメートルは1立方メートルに等しい

液体の粘度の測定

シリンダーの上部から約2 cmになるように、背の高いメスシリンダーを液体で満たします。マーカーを使用して、液体の表面から2 cm下にマークを付けます。シリンダーの底から2 cmの位置に別の線をマークします。

メスシリンダーの2つのマーク間の距離を測定します。距離が0.3 mであるとします。

ボールを液体の表面に置き、ストップウォッチを使用して、ボールが最初のマークから2番目のマークに落ちるまでの時間を計ります。ボールが距離を落とすのに6秒(s)かかったとします。

落下した距離を、かかった時間で割って、落下するボールの速度を計算します。例では:

速度= 0.3 m÷6 s = 0.05 m / s

収集したデータから液体の粘度を計算します。

粘度=(2 x(ボール密度-液体密度)x g x a ^ 2)÷(9 x v)、ここで

g =重力による加速度= 9.8 m / s ^ 2 a =ボールベアリングの半径v =液体を通るボールベアリングの速度

測定値を方程式に代入して、液体の粘度を計算します。例では、計算は次のようになります。

粘度=(2 x(23,866-2,500)x 9.8 x 0.01 ^ 2)÷(9 x 0.05)= 93.1パスカル秒