पृष्ठभागावरील ताण कसे मोजावे

व्हिडिओ: Du Noüy रिंग वापरून बेसिक टेंशियोमेट्री पृष्ठभागावरील ताण आणि आंतर-फेसियल ताण मोजते

सामग्री

पावले
3 पैकी 1 पद्धत: रॉकर आर्म वापरणे
3 पैकी 2 पद्धत: केशिका प्रभावाने
3 पैकी 3 पद्धत: नाणे वापरून सापेक्ष पृष्ठभागाचे ताण कसे ठरवायचे
आपल्याला काय आवश्यक आहे

पृष्ठभागाचा ताण गुरुत्वाकर्षणाचा प्रतिकार करण्यासाठी द्रवपदार्थाच्या क्षमतेचे वर्णन करतो. उदाहरणार्थ, टेबलटॉपवरील पाणी थेंब तयार करते कारण पाण्याचे रेणू एकमेकांकडे आकर्षित होतात, जे गुरुत्वाकर्षणाचा प्रतिकार करतात. पृष्ठभागाच्या तणावामुळे कीटकांसारख्या जड वस्तू पाण्याच्या पृष्ठभागावर धरल्या जाऊ शकतात. पृष्ठभागाचा ताण शक्ती (एन) मध्ये युनिट लांबी (एम), किंवा ऊर्जा प्रति युनिट क्षेत्राद्वारे विभागला जातो. ज्या शक्तीने पाण्याचे रेणू संवाद साधतात (एकसंध शक्ती) तणाव निर्माण करते, परिणामी पाण्याचे थेंब (किंवा इतर द्रव). पृष्ठभागाचा ताण जवळजवळ प्रत्येक घरात सापडलेल्या काही सोप्या वस्तू आणि कॅल्क्युलेटरद्वारे मोजला जाऊ शकतो.

पावले

3 पैकी 1 पद्धत: रॉकर आर्म वापरणे

1 पृष्ठभागावरील तणावाचे समीकरण लिहा. या प्रयोगात, पृष्ठभागावरील ताण निश्चित करण्याचे समीकरण खालीलप्रमाणे आहे: F = 2Sd, कुठे F - न्यूटन (एन) मध्ये शक्ती, एस - न्यूटन प्रति मीटर (N / m) मध्ये पृष्ठभागाचा ताण, d प्रयोगात वापरलेल्या सुईची लांबी आहे. या समीकरणातून पृष्ठभागाचा ताण व्यक्त करूया: एस = एफ / 2 डी.
- प्रयोगाच्या शेवटी शक्तीची गणना केली जाईल.
- प्रयोग सुरू करण्यापूर्वी, मीटरमध्ये सुईची लांबी मोजण्यासाठी शासक वापरा.
2 एक लहान रॉकर आर्म तयार करा. हा प्रयोग रॉकर आर्म आणि पाण्याच्या पृष्ठभागावर तरंगणारी छोटी सुई वापरून पृष्ठभागाचा ताण निश्चित करतो.रॉकर आर्मच्या बांधकामाचा काळजीपूर्वक विचार करणे आवश्यक आहे, कारण निकालाची अचूकता त्यावर अवलंबून असते. आपण विविध साहित्य वापरू शकता, मुख्य गोष्ट म्हणजे एखाद्या कठीण गोष्टीपासून आडवी पट्टी बनवणे: लाकूड, प्लास्टिक किंवा जाड पुठ्ठा.
- आपण क्रॉसबार म्हणून वापरणार असलेल्या रॉडचे केंद्र (उदाहरणार्थ, एक पेंढा किंवा प्लास्टिक शासक) निश्चित करा आणि या ठिकाणी छिद्र ड्रिल करा किंवा छिद्र करा; हा क्रॉसबारचा पूर्ण भाग असेल, ज्यावर तो मुक्तपणे फिरेल. जर तुम्ही प्लास्टिकचा पेंढा वापरत असाल तर त्याला फक्त पिन किंवा नखेने टोचून टाका.
- क्रॉसबीमच्या टोकांना ड्रिल किंवा पंच छिद्र करा जेणेकरून ते मध्यभागी समान अंतरावर असतील. वेट कप आणि सुई हँग करण्यासाठी थ्रेड्स छिद्रांमधून पास करा.
- आवश्यक असल्यास, बीमला क्षैतिज ठेवण्यासाठी पुस्तके किंवा इतर पुरेशी कठीण वस्तूंसह बीमला आधार द्या. हे आवश्यक आहे की क्रॉसबार त्याच्या मध्यभागी अडकलेल्या नखे किंवा रॉडभोवती मुक्तपणे फिरते.
3 अॅल्युमिनियम फॉइलचा एक तुकडा घ्या आणि तो एका बॉक्स किंवा बशीच्या आकारात गुंडाळा. या बशीला नियमित चौरस किंवा गोल आकार असतो हे अजिबात आवश्यक नाही. तुम्ही ते पाणी किंवा इतर काही वजनाने भराल, त्यामुळे ते वजनाला आधार देऊ शकेल याची खात्री करा.
- बारच्या एका टोकापासून टिन फॉइल बॉक्स किंवा बशी लटकवा. बशीच्या काठावर लहान छिद्रे बनवा आणि त्यांच्याद्वारे थ्रेड करा जेणेकरून बशी बारमधून लटकेल.
4 पट्टीच्या दुसऱ्या टोकापासून सुई किंवा पेपरक्लिप लटकवा जेणेकरून ती आडवी असेल. बारच्या दुसऱ्या टोकापासून लटकलेल्या धाग्याला सुई किंवा पेपरक्लिप आडवे बांधा. प्रयोग यशस्वी होण्यासाठी, सुई किंवा कागदाची क्लिप अगदी आडवी ठेवणे आवश्यक आहे.
5 अॅल्युमिनियम फॉइल कंटेनरमध्ये समतोल साधण्यासाठी बारवर काहीतरी ठेवा, जसे की प्लास्टिसिन. प्रयोग सुरू करण्यापूर्वी, हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की क्रॉसबार क्षैतिजरित्या स्थित आहे. फॉइल बशी सुईपेक्षा जड असते, त्यामुळे बशीच्या बाजूची पट्टी खाली उतरते. बारच्या उलट बाजूस पुरेसे प्लास्टिसिन जोडा जेणेकरून ते क्षैतिज असेल.
- याला समतोल म्हणतात.
6 लटकणारी सुई किंवा पेपरक्लिप पाण्याच्या कंटेनरमध्ये ठेवा. या पायरीला पाण्याच्या पृष्ठभागावर सुई ठेवण्यासाठी अतिरिक्त प्रयत्नांची आवश्यकता असेल. सुई पाण्यात बुडणार नाही याची खात्री करा. कंटेनर पाण्याने भरा (किंवा अज्ञात पृष्ठभागावरील तणावाचे दुसरे द्रव) आणि हँगिंग सुईच्या खाली ठेवा जेणेकरून सुई थेट द्रव पृष्ठभागावर असेल.
- सुई धरलेली दोरी जागीच आहे आणि पुरेशी घट्ट आहे याची खात्री करा.
7 थोड्या प्रमाणात पिन किंवा थोड्या प्रमाणात मोजलेल्या पाण्याचे थेंब लहान प्रमाणात वजन करा. आपण रॉकरवरील अॅल्युमिनियम सॉसरमध्ये एक पिन किंवा एक थेंब पाणी घालाल. या प्रकरणात, सुई पाण्याच्या पृष्ठभागावरून नेमके किती वजन येईल हे जाणून घेणे आवश्यक आहे.
- पिन किंवा पाण्याच्या थेंबाची संख्या मोजा आणि त्यांचे वजन करा.
- एका पिन किंवा पाण्याच्या थेंबाचे वजन ठरवा. हे करण्यासाठी, पिन किंवा थेंबांच्या संख्येने एकूण वजन विभाजित करा.
- समजा 30 पिनचे वजन 15 ग्रॅम आहे, तर 15/30 = 0.5, म्हणजे एका पिनचे वजन 0.5 ग्रॅम आहे.
8 पाण्याच्या पृष्ठभागावर सुई येईपर्यंत अॅल्युमिनियम फॉइल बशीमध्ये एकावेळी पिन किंवा पाण्याचे थेंब घाला. हळूहळू एक पिन किंवा एक थेंब पाणी घाला. सुई काळजीपूर्वक पहा जेणेकरून तो क्षण चुकणार नाही, जेव्हा पुढील वजन वाढल्यानंतर ते पाण्याबाहेर येईल. एकदा सुई द्रव्याच्या पृष्ठभागावर आल्यावर, पिन किंवा पाण्याचे थेंब जोडणे थांबवा.
- बारच्या विरुद्ध टोकावरील सुई पाण्याच्या पृष्ठभागावर येण्यास कारणीभूत असलेल्या पिन किंवा पाण्याच्या थेंबाची संख्या मोजा.
- निकाल लिहा.
- अधिक अचूक परिणाम मिळविण्यासाठी प्रयोग अनेक (5 किंवा 6) वेळा पुन्हा करा.
- प्राप्त परिणामांच्या सरासरीची गणना करा. हे करण्यासाठी, सर्व प्रयोगांमध्ये पिन किंवा थेंबांची संख्या जोडा आणि एकूण प्रयोगांच्या संख्येने विभाजित करा.
9 पिनची संख्या ताकदीत रूपांतरित करा. हे करण्यासाठी, ग्रॅमची संख्या 0.00981 N / g ने गुणाकार करा. पृष्ठभागाच्या तणावाची गणना करण्यासाठी, आपल्याला पाण्याच्या पृष्ठभागावरून सुई उचलण्यासाठी आवश्यक शक्ती माहित असणे आवश्यक आहे. आपण बल निर्धारित करण्यासाठी मागील पायरीमध्ये पिनचे वजन मोजले असल्याने, आपल्याला फक्त ते वजन 0.00981 N / g ने गुणाकार करणे आवश्यक आहे.
- एका पिनच्या वजनाने बशीतील पिनची संख्या गुणाकार करा. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही प्रत्येकी 0.5 ग्रॅम वजनाच्या 5 पिन घातल्या तर त्यांचे एकूण वजन 0.5 ग्रॅम / पिन = 5 x 0.5 = 2.5 ग्रॅम आहे.
- 0.00981 N / g च्या घटकाद्वारे ग्रॅमची संख्या गुणाकार करा: 2.5 x 0.00981 = 0.025 N.
10 ही मूल्ये समीकरणात प्लग करा आणि आपण शोधत असलेले मूल्य शोधा. प्रयोग दरम्यान प्राप्त परिणाम पृष्ठभाग ताण निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. आपल्याला सापडलेली मूल्ये प्लग करा आणि परिणामाची गणना करा.
- वरील उदाहरणात सांगू, सुईची लांबी 0.025 मीटर आहे. मूल्ये समीकरणात बदलणे आणि आम्हाला मिळते: S = F / 2d = 0.025 N / (2 x 0.025) = 0.05 N / m. अशा प्रकारे, द्रव पृष्ठभागाचा ताण 0.05 N / m आहे.

3 पैकी 2 पद्धत: केशिका प्रभावाने

1 केशिका परिणामाबद्दल जाणून घ्या. केशिका घटना समजून घेण्यासाठी, प्रथम आसंजन आणि संयोगाच्या शक्तींशी परिचित होणे आवश्यक आहे. चिकटपणामुळे द्रव काचेसारख्या कठोर पृष्ठभागावर चिकटतो. सामंजस्याच्या बळामुळे, द्रवाचे रेणू एकमेकांकडे आकर्षित होतात. आसंजन आणि एकत्रीकरणाच्या शक्तींच्या एकत्रित कृतीमुळे द्रव पातळ नलिकांमध्ये वाढतो.
- नलिकामध्ये द्रव वाढीच्या उंचीपासून, या द्रवाच्या पृष्ठभागावरील ताण मोजला जाऊ शकतो.
- एकसंध शक्तीमुळे पृष्ठभागावर फुगे आणि थेंब तयार होतात. जेव्हा द्रव हवेच्या संपर्कात येतो, तेव्हा द्रवचे रेणू एकमेकांकडे आकर्षित होतात, परिणामी बबल तयार होतो.
- चिकटपणामुळे मेनिस्कस तयार होतो, जे काचेच्या भिंतींसह द्रवच्या संपर्काच्या बिंदूंवर लक्षात येते. मेनिस्कसचा अवतल आकार उघड्या डोळ्याला दिसतो.
- केशिका परिणामाचे उदाहरण म्हणजे एका काचेच्या पाण्यात ठेवलेल्या पेंढ्यात द्रव वाढवणे.
2 पृष्ठभागाचा ताण निश्चित करण्यासाठी समीकरण लिहा. पृष्ठभागाच्या तणावाची गणना खालीलप्रमाणे केली जाते: एस = (ρhga / 2), कुठे एस - पृष्ठभागावरील ताण, ρ - तपासलेल्या द्रव्याची घनता, h - ट्यूबमध्ये द्रव वाढण्याची उंची, g - द्रव (9.8 मीटर / सेकंद) वर गुरुत्वाकर्षणामुळे गुरुत्वाकर्षणाचा प्रवेग, अ केशिका नलिकाची त्रिज्या आहे.
- या समीकरणात डेटा बदलताना, ते मेट्रिक युनिट्समध्ये व्यक्त केले आहेत याची खात्री करा: किलो / मी मध्ये घनता, मीटरमध्ये उंची आणि त्रिज्या, एम / एस मध्ये गुरुत्वाकर्षणामुळे प्रवेग.
- जर द्रवाची घनता आगाऊ दिली नाही, तर ती हँडबुकमध्ये आढळू शकते किंवा सूत्र घनता = वस्तुमान / परिमाण वापरून गणना केली जाऊ शकते.
- पृष्ठभागाचा ताण न्यूटन प्रति मीटर (N / m) मध्ये मोजला जातो. न्यूटन 1 किलो * मी / से च्या बरोबरीचे आहे. मोजमापाची एकके स्वतंत्रपणे निर्धारित करण्यासाठी, त्यांना फक्त संख्यात्मक मूल्यांशिवाय समीकरणात बदला: S = kg / m * m * m / s * m. जर आपण अंकामध्ये आणि भाजकामध्ये दोन मीटर कमी केले तर आपल्याला मिळेल 1 किलो * मी / एस / मी, म्हणजे 1 एन / मी.
3 कंटेनरमध्ये अज्ञात पृष्ठभागाच्या तणावाचे द्रव घाला. उथळ प्लेट किंवा वाडगा घ्या आणि त्यात द्रव घाला जेणेकरून ते तळाला 2 ते 3 सेंटीमीटरने झाकेल. द्रवाचे प्रमाण काही फरक पडत नाही, मुख्य गोष्ट अशी आहे की केशिका नलिकामध्ये ते किती वाढेल हे स्पष्टपणे दृश्यमान आहे.
- जर तुम्ही वेगवेगळ्या द्रव्यांचा प्रयोग करणार असाल, तर त्यात वेगळा द्रव ओतण्यापूर्वी प्लेट पूर्णपणे स्वच्छ आणि कोरडी करा किंवा प्रत्येक वेळी वेगळा कंटेनर वापरा.
4 द्रव मध्ये एक स्वच्छ, पातळ ट्यूब बुडवा. या ट्यूबमध्ये द्रव वाढीच्या उंचीपासून, आपण पृष्ठभागाचा ताण निश्चित कराल.टयूबिंग स्पष्ट ठेवा जेणेकरून डिशमध्ये द्रव त्याच्या पातळीपेक्षा किती उंचावेल हे आपण स्पष्टपणे पाहू शकता. याव्यतिरिक्त, ट्यूबमध्ये स्थिर त्रिज्या असणे आवश्यक आहे.
- त्रिज्या मोजण्यासाठी, फक्त ट्यूबच्या वरच्या बाजूस एक शासक ठेवा आणि व्यास निश्चित करा. नंतर व्यास 2 ने विभाजित करा आणि आपल्याला त्रिज्या सापडेल.
5 प्लेटमध्ये द्रव त्याच्या पातळीपेक्षा वर गेला आहे त्याची उंची मोजा. शासकाच्या काठाला ट्रेमध्ये द्रवच्या पृष्ठभागावर हलवा आणि ट्यूबमध्ये द्रव किती उंचावला आहे ते ठरवा. ट्यूबमधील पाणी वाढते कारण पृष्ठभागावरील ताण उचलण्याची शक्ती गुरुत्वाकर्षणाच्या ओढण्यापेक्षा जास्त असते.
6 ही मूल्ये समीकरणात प्लग करा आणि गणना करा. आपण सर्व आवश्यक मूल्ये निश्चित केल्यानंतर, त्यांना समीकरणात प्लग करा आणि पृष्ठभागाचा ताण शोधा. योग्य परिणाम मिळविण्यासाठी सर्व मूल्ये मेट्रिक युनिटमध्ये रूपांतरित करण्याचे सुनिश्चित करा.
- समजा आपण पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण मोजत आहोत. पाण्याची घनता सुमारे 1 किलो / एम 3 आहे (या उदाहरणात आम्ही अंदाजे मूल्ये वापरत आहोत). गुरुत्वाकर्षणामुळे प्रवेग 9.8 मी / सेकंद आहे. ट्यूबची त्रिज्या 0.029 मीटर असू द्या आणि पाणी 0.5 मीटर उंचीवर वाढले आहे. पाण्याच्या पृष्ठभागाचे ताण काय आहे?
- प्राप्त मूल्यांना समीकरणात बदला आणि मिळवा: S = (ρhga / 2) = (1 x 9.8 x 0.029 x 0.5) / 2 = 0.1421 / 2 = 0.071 J / m.

3 पैकी 3 पद्धत: नाणे वापरून सापेक्ष पृष्ठभागाचे ताण कसे ठरवायचे

1 आपल्याला आवश्यक असलेले सर्व गोळा करा. या प्रयोगासाठी, आपल्याला एक डोळा, एक कोरडे नाणे, पाणी, एक लहान वाडगा, डिशवॉशिंग द्रव, वनस्पती तेल आणि एक टॉवेल आवश्यक असेल. हे सर्व घरी मिळू शकतात किंवा आपल्या स्थानिक स्टोअरमध्ये खरेदी केले जाऊ शकतात. आपण डिश साबण आणि वनस्पती तेलाशिवाय करू शकता, परंतु तुलना करण्यासाठी आपल्याला काही भिन्न द्रव्यांची आवश्यकता असेल.
- प्रयोग सुरू करण्यापूर्वी नाणे स्वच्छ आणि कोरडे असल्याची खात्री करा. आपण ओले नाणे वापरल्यास, आपल्याला चुकीचे परिणाम मिळतील.
- हा प्रयोग पृष्ठभागाच्या तणावाची गणना करण्यास परवानगी देत नाही; त्याचा वापर केवळ भिन्न द्रव्यांच्या पृष्ठभागाच्या तणावाची तुलना करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
2 नाण्याच्या पृष्ठभागावर एका वेळी एक थेंब द्रव टाका. नाणे टॉवेल किंवा इतर पृष्ठभागावर ठेवा जे ओले होण्यासाठी सुरक्षित आहे. प्रथम द्रव पिपेटमध्ये घ्या आणि नंतर हळूहळू नाण्यावर एक थेंब लावा. हे करताना थेंब मोजा. नाण्याच्या बाहेर द्रव सांडत नाही तोपर्यंत सुरू ठेवा.
- नाण्याच्या बाहेर द्रव सांडण्यासाठी किती थेंब लागले याची नोंद करा.
3 वेगवेगळ्या द्रव्यांसह ही प्रक्रिया पुन्हा करा. प्रत्येक वेळी आपण द्रव बदलता तेव्हा नाणे स्वच्छ आणि वाळवा. आपण ज्या पृष्ठावर नाणे ठेवता त्या पृष्ठभागावर देखील कोरडे करा. नवीन प्रयोग करण्यापूर्वी वेगवेगळ्या पिपेट्स वापरा किंवा पिपेट स्वच्छ करा.
- पाण्यात काही डिश साबण घालण्याचा प्रयत्न करा, नंतर एका नाण्यावर पाणी थेंब करा आणि पृष्ठभागावरील ताण बदलतो का ते पहा.
4 नाणे भरण्यासाठी वेगवेगळ्या द्रव्यांसाठी आवश्यक थेंबांच्या संख्येची तुलना करा. परिणाम अचूक आहेत की नाही हे पाहण्यासाठी त्याच द्रवाने प्रयोग अनेक वेळा पुनरावृत्ती करण्याचा प्रयत्न करा. सरासरी परिणाम: विविध प्रयोगांमध्ये थेंबांची संख्या जोडा आणि एकूण प्रयोगांच्या संख्येने विभाजित करा. नाणे भरण्यासाठी वेगवेगळ्या द्रव्यांना किती थेंब लागले ते लिहा.
- दिलेल्या द्रव्याचे अधिक थेंब नाणे भरण्यासाठी आवश्यक असतात, या द्रवाचा पृष्ठभागावरील ताण जास्त असतो.
- डिशवॉशिंग डिटर्जंट पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण कमी करते; जोडून नाणे भरण्यासाठी कमी थेंब लागतील.