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=(