Темы научных работ на ФИЗЛЭШ

Измерение динамической вязкости по затуханию колебаний высокодобротного камертона

И хоть мгновенно вино, когда цедишь его пролетает,

Но потихоньку идет и сочится ленивое масло;

Тит Лукреций Кар "О природе вещей"

Эта работа является продолжением работы, представленной на конференции «Старт в науку 2002» и занявшей там второе место в секции «Общая и теоретическая физика».
Вискозиметры (лат. viscosus вязкий + metr-- измеритель) — приборы для измерения вязкости , стали жизненно необходимым инструментом во многих областях науки и техники. Вискозиметры можно встретить и в физической лаборатории, и на лакокрасочном заводе, и в медицинском кабинете. Большинство вискозиметров предполагают работу с большими объемами жидкости (зачастую можно встретить фразу вроде «прибор погружается в ванну с исследуемой жидкостью»). По понятным причинам этот способ измерения мало подходит к исследованию таких жидкостей как, скажем, кровь или какие-нибудь токсичные вещества.

Цель работы

Целью работы является разработка метода измерения вязкости, отличного от традиционно применяемых – по затуханию колебаний высокодобротного камертона ( Добротность ), на ножки которого нанесены небольшие капельки жидкости. Отличительной особенностью метода является малое количество исследуемой жидкости, требуемое для измерений.

Методика и экспериментальная установка

Всякие колебания имеют свойство ослабевать с течением времени (рис. 1).

рис.1

Скорость ослабевания определяется параметром (декрементом) затухания, измеряя который мы сможем определить вязкость капелек жидкости. Основная часть установки (рис.2) – высокодобротный лабораторный камертон [КАМ], закреплённый в механическом зажиме [МЗ], на ножках которого расположены капли исследуемого вещества [K1, K2]. Для предотвращения утечки энергии колебаний, контакт стержня [С] и зажима [МЗ] осуществляется через механический изолятор [МИ]. Колебания камертона возбуждаются деревянным молоточком [ДМ].

Запись звуковых колебаний осуществляется с помощью микрофона [МК], подключённого к компьютеру [ПК]. Данные о затухающих колебаниях сохраняются в звуковой файл с помощью программы Sound Forge 4.5. Эксперимент хорошо воспроизводим, поэтому все измерения могут быть проведены многократно, а данные – статистически обработаны.

Задачи на ЛЭШ 2002. Ожидаемые результаты

Методика измерений нуждается в дальнейшем усовершенствовании. Установку необходимо автоматизировать, снабдить необходимым программным обеспечением. И, конечно, представляют интерес сами по себе исследуемые жидкости: даже простая вода может иметь совершенно разные свойства в зависимости от того источника из которого она получена: вода из болота и вода из под крана (как правило, их свойства все-таки различны).

Методическая ценность работы (Чем полезна задача в учебном плане)

Ученик знакомится с теорией колебаний, осваивает языки программирования, приобретает опыт в автоматизации эксперимента, а главное, знакомится с довольно красивой физикой, стоящей за этим способом измерений. Также при выполнении работы он получает представление о биохимических механизмах свертывания крови, консультируется с представителями медицинского отделения, что прекрасно вписывается в концепцию нашей модели - научного сообщества исследователей разных специальностей.

Итоги ФИЗЛЭШ 2002

На ЛЭШ 2002 была значительно усовершествована методика измерений:
• Программа для обработки данных и отображения их на мониторе в реальном времени
• Принцип дозированного возбуждения камертона
С использованием имеющихся растворов глицерина известной концентрации была проведена калибровка всех камертонов, использовавшихся в измерениях. Проведено большое количество измерений по динамики свертываемости крови. Дальнейшая обработка полученных временных зависимостей и их осмысление была проведена в рамках подготовки к научно-практической конференциям школьников осенью-зимой этого года. По результатам исследований были подготовлены текст работы и тезисы докладов на конференции "Юниор2003" и "Старт в науку 2003" (И. Агафонов, В. Алешин, науч. рук. А. Г. Жданов).

Назад к списку работ