Stokesi seadus

Allikas: Vikipeedia
Keha vertikaalne liikumine vedelikus. Kujutatud on kehale mõjuvad raskusjõud (allapoole) ja üleslükkejõud (ülespoole).

Stokesi seadus [stouksi] on loodusseadus, mis käsitleb vedelikus liikuvale kerale mõjuvat hõõrdetakistust.

Vastavalt Stokesi seadusele mõjub piiramatus viskoosses keskkonnas aeglaselt liikuvale jäigale kerale hõõrdetakistus F = 6πμrv, kus μ on keskkonna sisehõõrdetegur ehk dünaamiline viskoossus, r keha raadius ja v kiirus.

Stokesi seadus eeldab, et keha on jäik, sest kui ta ei ole jäik, siis ta deformeerub hõõrdejõu toimel, misjärel ta ei ole enam täpselt kerakujuline ja talle hakkab mõjuma teistsugune hõõrdetakistus.

Stokesi seadus eeldab, et keha liigub aeglaselt, mis võimaldab vedeliku laminaarset voolamist tema ümber. Kui keha liigub kiiresti, siis tekitab ta enda läheduses turbulentsi, millega kaasnevad keerisvoolud ei allu nii lihtsale matemaatilisele analüüsile.

Stokesi seaduse tuletas 1851 George Gabriel Stokes.

Seadust kasutatakse viskosimeetrias. Stokesi seadust kasutab viskosimeeter, millega mõõdetakse vedelike viskoossust. Viskosimeeter koosneb klaastorust, mis on täidetud uuritava vedelikuga. Sellesse lastakse kera, mille läbimõõt ja tihedus on teada. Kui kera tihedus on suurem vedeliku omast, siis hakkab ta selles vabalt langema. Üldjuhul saavutab kera kiiresti lõppkiiruse, mis mõõdetakse. Selleks on klaastorule tavaliselt tehtud ühesuguste vahedega rõhttriibud. Kui vedelik ei paista läbi, siis saab kera kiirust mõõta elektrooniliselt. Kui on teada kera läbimõõt, tihedus ja lõppkiirus ning uuritava vedeliku tihedus, saab selle põhjal arvutada vedeliku viskoossuse.

Kui Stokesi seadust uuritakse koolis, kasutatakse vedelikuna tavaliselt glütseriini või siirupit. Ühtlasi on võimalik vedelikku kindla temperatuurini kuumutada, et uurida vedeliku viskoossuse sõltuvust temperatuurist.