落球法测液体粘滞系数

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1、中国民航大学物理实验论文等厚干涉班级：076041A专业：中欧航空工程师学院姓名：黄松学号：071142111邮箱：huangcauc@yeah.net联系电话：137527392042010年7月落球法测液体的粘滞系数班级：B姓名：黄松学号：071142111【摘要】：本文通过深入分析物理实验“用落球法求液体的粘滞系数”的实验原理和实验过程，总结此实验的适用范围和注意事项，对实验结果进行误差分析，并提出此实验的改进意见和创新见解。【Abstract】：Thispaperhasanalyzedthethe

2、oryandtheprocessoftheMeasurementofViscosityCoefficientwiththeMethodofFallingBalls.Anditalsosumsupthescopeandprecautionsofthisexperiment.Theerroranalysisofexperimentalresultsandinnovationopinionsinthisexperimentaregivenatthesametimeinthisarticle.【关键词】：落球法粘

3、滞系数斯托克斯公式误差分析【Keywords】methodoffallingballs;viscositycoefficient;formulaofStokes;erroranalysis<一>实验原理有关液体中物体运动的问题，19世纪物理学家斯托克斯（GeorgeGabrielStokes）建立了著名的流体力学方程组“斯托克斯组”，它较为系统地反映了流体在运动过程中质量，动量，能量之间的关系：一个在液体中运动的物体所受力的大小与物体的几何形状、速度以及液体的内摩擦力有关。也就是说，当液体稳定流动时，流速

4、不同的各流层之间所产生的层面切线方向的作用力即为粘滞力（或称内摩擦力）。其大小与流层的面积成正比，与速度的梯度成正比，即：（1）式中比例系数η即为该液体的粘滞系数。粘滞系数决定于液体的性质和温度。温度升高，粘度将迅速减小。例如对于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C，粘度值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘度有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘度，必须精确控制液体温度在此试验的原理中，我们试图创造一个无限广延的且无旋涡的流体环境，从而满足斯托克斯定律，即半径为r的圆球，以速度v在粘滞系数为η

5、的液体中运动时，圆球所受液体的粘滞阻力大小为：（2）圆球在液体中下落时，受到重力、浮力和粘滞阻力的作用，由斯托克斯定律知粘滞阻力与圆球的下落速度成正比，当粘滞阻力与液体的浮力之和等于重力时，圆球所受合外力为零，圆球此后将以收尾速度匀速下落。由此得到：（3）式中：ρ为圆球密度，ρ0为液体密度，d为圆球直径，v0为圆球的收尾速度。ＦｆＰLHD需要注意的是，我们不能直接利用上式进行实验。因为实验中无法满足公式中液体为无限广延的条件。所以在实验中，圆球是在半径为R的圆筒内运动，如果只考虑筒壁对圆球运动的影响，则应

6、将斯托克斯定律修正为：（4）从而得到：（5）此式即为落球法测粘滞系数的实验公式。式中：D为圆筒直径，K为修正系数通常取2.4（也有取2.1）。<二>实验过程【实验目的】：1．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数2．掌握用落球法测粘滞系数的原理和方法；3．掌握基本测量仪器包括温控试验仪、千分尺、米尺、数字秒表的用法。【实验仪器】：温控实验仪，量筒，游标卡尺，米尺，读数显微镜，温度计，停表小钢球若干本温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制，能显示温

7、控过程的温度变化曲线和功率变化曲线及温度和功率的实时值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。【实验步骤】：1、首先调节盛有蓖麻油量筒的底座螺丝,观察底座上的水准泡,是底座水平,以保证量筒铅直；2、用游标卡尺测量圆筒的内径D共3次，取平均值;3、取五颗小钢球，用读数显微镜测量其直径d。每颗小球至少测取3次数据，然后分别算出平均值（编号分别为d1、d2、d3、d4、d5）待用;4、用镊子夹住小钢球先在油中浸润，然后在量筒轴线并靠近液面处释放小球，用停表测出小球匀速下落经过两根刻度线间的距离l所需要的时

8、间t，则u0=l/t（用五个小球分别测量)。每个小球下落3次，测3个t取平均，然后再做另一个球，直到把5个球做完;5、将以上各测量的平均值代入公式计算粘滞系数的平均值;6.对量筒内的蓖麻油进行加热,在不同温度下重复进行步骤4,并分别测出其相应温度下的粘滞系数;7.将实验结果填入表格并进行数据处理.<三>实验结果及误差分析室温=21℃钢球密度=7.8g/m3液体密度=0.95g/m3量筒内径D=(2.260+2,246+2.20