sciencetalk

Hallo,
 
Ik en een klasgenoot zijn op dit moment bezig met een onderzoek voor natuurkunde. Wij gebruiken hierbij de Wet van Stokes, die luidt:
 

 
Voor dit onderzoek moeten de de viscositeit (µ) achterhalen uit de formule. (dus kijken in hoeverre onderzochte waarde van de viscositeit overeenkomt met de 'voorgeschreven' waarde)
We hebben daarom eerst met behulp van onderstaande formule berekend wat de viscositeit van lucht zou moeten zijn, namelijk 1,831220795 x 10^-5 Pa/s. Wij willen dus onderzoeken of wij deze waarde ook kunnen achterhalen uit de formule.
 

 
Om dit te doen, zullen wij een Styropor ballen laten vallen van een hoogte van 2 meter. De valbeweging hebben wij opgenomen met een GoPro-camera op 240 beeldjes per seconde. Vervolgens hebben wij van deze beweging een grafiek gemaakt door middel van CMA Coach. Hierbij hebben wij een punt gekozen waar de snelheid constant blijft, waarna we deze snelheid hebben genoteerd. Het balletje heeft een doorsnede van 6 centimeter, en de (constante) snelheid die uit onze videometing kwam is 34,60 m/s. 
 
Vervolgens hebben we de dichtheid van het balletje gemeten. Dit hebben we gedaan door de massa (2,58 g) te delen door het volume (113,10 cm³). De dichtheid bedraagt dan 0,0228 g/cm³(=22,8 kg/m³). We kunnen hierna dus alle waarden (behalve dus de viscositeit) invullen in de formule.
 
v = 34,60 m/s
r = 3 cm
g = 9,81 m/s²
ρ_s= 22,8 kg/m³
ρ_{l =} 1,293 kg/m^{3
 
Als wij echter vervolgens de bovenstaande formule omschrijven en de viscositeit hieruit bereken, dan komen we op 0,1208218 Pa/s uit. (Ditzelfde antwoord komt uit de calculator op deze website: http://www.calculatoredge.com/new/stroke.htm/)
 
Wij snappen niet dat dit getal zo ongelooflijk veel afwijkt van de viscositeit van lucht. Misschien kunnen jullie uitleggen hoe dit komt, want wij hebben al meerdere andere dingen geprobeerd, maar elke keer komt er weer een onwerkelijk groot getal uit de formule. (0,1208218 Pa/s t.o.v. 1,831220795 x 10-5 Pa/s)
 
Wij hopen dat jullie snappen wat er mis is gegaan tijdens ons onderzoek, want wij komen er niet meer uit.
 
Bij voorbaat dank,
Jesper} 
 
 
 

De wet van Stokes geldt voor kleine deeltjes in een heel viscues medium. Jouw experiment behandeld een groot object in een weinig viscues medium. In dat geval wordt het grootste deel van je weerstand op het systeem veroorzaakt door de drukweerstand en de wrijvingsweerstand. Deze weerstanden zijn ook een gevolg van de viscositeit maar de wet van Stokes geldt hier niet. Dat is dus de reden. Zie deze wiki pagina en deze wiki pagina.

jesperprovoost schreef: Om dit te doen, zullen wij een Styropor ballen laten vallen van een hoogte van 2 meter. De valbeweging hebben wij opgenomen met een GoPro-camera op 240 beeldjes per seconde. Vervolgens hebben wij van deze beweging een grafiek gemaakt door middel van CMA Coach. Hierbij hebben wij een punt gekozen waar de snelheid constant blijft, waarna we deze snelheid hebben genoteerd. Het balletje heeft een doorsnede van 6 centimeter, en de (constante) snelheid die uit onze videometing kwam is 34,60 m/s. 

 
De snelheid die uit je videometing kwam is veel groter dan de vrijevalsnelheid bij een val van 2 meter. Zou er misschien iets misgegaan zijn bij de ijking van de videometing?

Dankjulliewel voor de reacties, het heeft ons al aardig geholpen! 
 
We moeten inderdaad wel iets verkeerd hebben gedaan bij het videometen. Snelheden van +/- 34 m/s zijn niet reeël van een hoogte van 2 meter. Toch lijkt het ons niet dat een lagere snelheid een 'normalere' waarde zal geven aan de viscositeit, omdat de viscositeit juist toe zal nemen wanneer de snelheid (in m/s) afneemt. Hieronder staat de Wet van Stokes omgeschreven zodat je de viscositeit kunt berekenen:

Als de snelheid (v onder de streep) afneemt, zal de uitkomst (viscositeit) groter worden mits de waarden boven de streep natuurlijk gelijk blijven. In dit geval zal de waarde van de berekende viscositeit dus alleen maar verder gaan afwijken van de referentiewaarde zoals deze te vinden is in boeken en op internet.