落球法测量液体的粘滞系数实验报告一、问题背景液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力（或粘滞系数），它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比,比例系数 n 称为粘度,它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液体的粘滞系数和人们的生产，生活等方面有着密切的关系，比如医学上常把血粘度的大小做为人体血液健康的重要标志之一。又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘度较高的透明或半透明的液体，比如：蓖麻油、变压器油、甘油等。二、实验目的1．学习和掌握一些基本物理量的测量。2．学习激光光电门的校准方法。3．用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。三、实验仪器DH4606 落球法液体粘滞系数测定仪、卷尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球若干。四、实验原理处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力 mg（m 为小球质量）、液彳本作用于小球的浮力 PgV（V是小球体积，P 是液体密度）和粘滞阻力 F（其方向与小球运动方向相反）。如果液体无限深广,在小球下落速度 v 较小情况下，有F=6nqrv（1）上式称为斯托克斯公式，其中 r 是小球的半径;耳称为液体的粘度，其单位是 Pa-s。小球在起初下落时，由于速度较小，受到的阻力也就比较小，随着下落速度的Re2+...)10807)"i(8增大，阻力也随之增大。最后，三个力达果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯到平衡，即mg=pgV+6nnv0r(2)此时，小球将以 v 作匀速直线运动，由(2)0式可得：n=(m_up)p(3)6nvQr令小球的直径为 d，并用 m=—d3p',6v=/r=代入(3)式得0t2n=(pf_p)gd2t(4)181其中 p'为小球材料的密度，为小球匀速下落的距离，f为小球下落 1距离所用的时间。实验过程中，待测液体放置在容器中，故无法满足无限深广的条件，实验证明上式应进行如下修正方能符合实际情况：n=(P'_p)nd2t?i(5)181(;)(;)其中D 为容器内径，H 为液柱高度。当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的粘度值又较小时，小球在液体中的平衡速度 v 会达到较大的值，奥西思-0托克斯公式的影响：3F=6—Hvr(1+Re-0166)其中，Re 称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。pdv0H当 Rev 时，可认为(1)、(5)式成立；当时，应考虑(6)式中 1 级...
