109 - Kugelfallmethode nach Stokes

Die Viskosität (Zähigkeit) ist eine Materialeigenschaft, die uns im täglichen Leben vor allem bei Flüssigkeiten begegnet und dort u.a. durch eine starke Temperaturabhängigkeit auffällt (Bsp.: Schmieröl, Honig, ...). Aber auch bei Gasen (Stichworte: Flugzeugbau, Windkanal, Turbulenzen) und in manchen Fällen bei Festkörpern ist ihre praktische Bedeutung nicht zu vernachlässigen.

Mit dem Kugelfallviskosimeter kann die Viskosität zäher Flüssigkeiten (in unserem Fall: Rizinusöl) bestimmt werden. Dies geschieht sehr einfach dadurch, daß die Fallzeit von Stahlkugeln im Öl gemessen wird (eine Kugel vom Durchmesser 1 mm benötigt z.B. für einen Meter Fallstrecke mehrere Minuten!). Aus den Messgrößen Masse und Radius der Kugel, Fallzeit und Fallhöhe kann unter Berücksichtigung von Auftrieb und Schwerkraft mit Hilfe der Stokesschen Formel die dynamische Viskosität des Öls berechnet werden. Durch Ermittlung der sogenannten Reynolds-Zahl wird für verschiedene Kugelgrößen (entspricht unterschiedlichen Fallgeschwindigkeiten) untersucht, ob laminare oder turbulente Strömung vorliegt.

Hinweise für die Auswertung: Extrapolieren von Messwertenpdf, 261 kb

Versuchsaufbau: