测定牛顿流体的动力粘度论文

《测定牛顿流体的动力粘度论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、测定牛顿流体的动力粘度摘要该实验根据做过的液体粘滞系数实验，巧妙运用牛顿粘性定律，进而测量牛顿流体的动力粘度。实验过程使用光电计时仪测量物体运动时间。关键字牛顿粘性定律;粘滞系数；误差中国分类号：文献标识码：DeterminationofdynamicviscosityofNewtonianfluidsAbstractTheexperimentwasbasedonexperimentsdoneinthecoefficientofviscosity,cleveruseofNewton'slawofviscosity,thusmeasuringthedynamicviscosityo

2、fNewtonianfluid.Theexperimentwasmeasuredusingthephotoelectrictimingobjectmotiontime.KeywordsNewton'slawofviscosity;Viscosity;error1、引言目前，在高校普通物理实验中，必做的实验一般都包括有测液体的粘滞系数实验。测量的方法较多，本次实验根据牛顿粘性定律，设计创造性实验，对牛顿流体的动力粘度进行测量。实验装置简单，数据可采用最小二乘法进行处理，适合学生自己动手操作，进行测量，有利于培养和提高学生实验技能和分析、处理实验数据能力。动力粘度（粘滞系数）是表征液

3、体粘滞性大小的物理量，在工业、农业、医疗卫生领域应用极为广泛。例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。2、实验设计思想2.1、实验原理本实验根据牛顿在1687年做过的简单切流实验，如图①所示，当两块面积为A平板，互相平行时，板间充满某种粘性流体，板间间距为h，下板固定不动，上板图1在力F的作用下沿x方向以等速度U平移。由于流体的粘性，流体与平板间存在附着力，与上板接触的流体粘附于上板，并与上板同速移动，而与下板接触的流体粘附于下板亦固定不动。只有两板间距h和平移速度U都选择得恰当地小，那么，两板间的各流体薄层将在上板的带动下，一

4、层带一层地作平行于平板的流动，两板之间的速度由上及下逐层递减，服从线性规律u=u（y）。实验表明，使上板平移的外力F的大小与平移速度U以及平板表面积A成正比，而与两板间距h成反比，即牛顿通过大量的试验，把结果总结为一个数学表达式这就是著名的牛顿粘性定律，也称牛顿内摩擦定律。当两板间流体速度分布近似为线性分布时，我们可以认为，从而得出。式中F是使上板平移的力，U是平板平移速度，A为平板底面积，为动力粘度。由上式可知，要测得动力粘度系数的关键是测得速度。但是由于实验条件是在两板间距h和平移速度U都选择得恰当地小的情况下进行，其中存在一定误差。故本实验采用多次测量的方法，在确定h的情况

5、下选择不同表面积的面板进行测量。实验时，当面板通过第一个光电门时，开始计时，通过第二个光电门后，测得面板通过两光电门间的时间T，根据公式，S为两光电门间的距离，由于面板近似做匀速运动，可以算出面板的平移速度。由此，根据公式，可以算出值。2.1、实验设备实验主要采用的仪器有：面积不同的木板多块，激光光电计时仪，带定滑轮水槽，细绳，砝码。2.3、实验步骤如下：1调节实验装置，用水泡水准器观察使其水平，以保证玻璃管中心轴线处于铅直状态。2将数字毫秒计与光电门连接号，将两光电门相距80cm左右跨在水槽边上。测试仪器是否正常工作。3在下底板放置面积为A的面板，并在水槽装入所测液体，使其处于

6、恰当液面的高度，量出液面到下底板的高度h。4把面积同为A的上板放置在液面上，并将与板相连的细绳穿过定滑轮，注意保持面板的水平。5用镊子夹起砝码，放在细绳的勾上。实验前，使上面板静止。最终装好后如图②所示6打开光电计时仪，使面板运动，记录上面板通过两光电门的时间。7上面板运动至水槽边缘的时候，用手使其停止。8使用同样的方法，依次测出面积为BcD的面板通过两光电门的时间。图29关闭仪器，记录室温。2.4、注意事项1、实验必须保证面板的干净，以免影响面板平移速度，造成不必要的误差。2、液体的粘滞系数随温度变化显著，测量小球下落时间的实验过程应尽可能短。3、实验过程水槽应保持静止，注意液

7、体中应无气泡存在，否则影响面板平移。4、采用质量较轻的细绳连接面板与砝码，使用摩擦力较小的滑轮，能够尽量减小使面板运动的力F的摩擦，减小误差。1、数据测量与误差分析3.1、数据记录如下砝码的重量m两板间距h重庆地区重力加速度g=9.719m/s2面板拉力F=mg面板的表面积A(）时间t（s）速度(U)3.2、数据处理另外数据亦可以采用最小二乘法的处理方法，这样能够更好地减小实验误差。2.结果与结论实验可能出现的结果：1)系统摩擦过大，影响测量结果。2)砝码质量选择不当，导致面板无