%  実験７の分
% 担当，玉川さん

\ehchapter{層流と乱流}

\ehsection{実験の概要}
有名な Reynolds の実験を行う．
流れの様子は，遅い流速の場合は層流状態という秩序だった流れであるが，
流速が速くなると，乱流状態となり激しく乱れ混合する．
この現象は，レイノルズ数で整理できる．

この様子を，円筒管内のながれに染料を流すことにより観察し，
臨界レイノルズ数を測定する．


\ehsection{実験器具}
Reynolds 数測定装置，着色液，量水器(ビーカorメスシリンダ)，ストップウォッチ，
温度計

\ehsection{実験要領}
\begin{enumerate}
\item Reynolds 数測定装置に，余った水がオーバーフローするまで注水し満水
	状態にする．
\item アクリル管内部の気泡をすべて取り除く．
\item 水温を計る (粘性係数の算出の為)
\item アクリル管のバルブを僅かに開き，アクリル管内部へ静かに連続的に着色液を
	流し込む．
\item バルブを徐々に開いて，管内に流れを起こし，流速を少しずつ増加させる．
	\begin{enumerate}
	\item 初め流速が小さい間は，着色液は管軸に平行な１本の線
	となって流れる (層流)，
	\item さらにバルブを開き流速を増加させると，ある時点で着色液の線は
	波打ち始める．この時流れは遷移状態へ入ったと考えられる．
	\item さらに流速を増加させると，着色液は拡散混合し管内に充満して
	流れるようになる．(乱流)
	\end{enumerate}
	それぞれの時の流量を計測する．
\item バルブを徐々に閉じて，流速を少しずつ減少させながら，同様に
	流れを観察し，流量を計測する．今度は拡散混合していた着色液が
	突然１本の線になって流れるようになる．

\item 上記を何度か繰り返す．水温も途中で何度か計測する．

\end{enumerate}

\ehsection{アドバイス}
水温は徐々に変化するかも知れないので複数回計測して，
その平均値，あるいは変化が激しい時はその時々の温度を
計算に使用する．

着色液は，観察しやすいように流速に合わせて量を調節する．
レイノルズ数の長さスケールは，取り方に定数倍の任意性があるが，
世間に合わせて，管の内径をとることにすると教科書などと比較しやすい．

\ehsection{レポート}

それぞれのポイントでのレイノルズ数を求め示すことと
流れの様子の観察結果を図示すること．


\ehsection{おまけ}
水の動粘性係数 $\nu$(理科年表より)

\begin{center}
\begin{tabular}{|cc|cc|}\hline
温度($^{\circ}$C) & $\nu$ (10$^{-6}$ m$^2$ s$^{-1}$ ) &
	温度($^{\circ}$C) & $\nu$ (10$^{-6}$ m$^2$ s$^{-1}$ ) \\\hline
0	&	1.792	&	40	&	0.658\\
5	&	1.520	&	50	&	0.554\\
10	&	1.307	&	60	&	0.475\\
15	&	1.139	&	70	&	0.413\\
20	&	1.0038	&	80	&	0.365\\
25	&	0.893	&	90	&	0.326\\
30	&	0.801	&	100	&	0.294\\\hline
\end{tabular}
\end{center}


\newpage