用转筒法和落球法测液体的黏度实验简介在我们的周围存在着各种各样的摩擦现象。我们能走路、坐定和工作，都离不开摩擦。摩擦是普遍存在的。潺潺的流水里，甚至连能自由流动的空气里也存在着摩擦。人们把流体体内的摩擦也称为黏滞性。物理学上用黏度 n(单位为帕秒[Pa・s])来表示流体粘滞性的大小，它决定于液体的性质和温度。实际上，所有流体都有不同程度的粘滞性，而且对于大多数液体，n 随温度的上升而下降。本实验采用转筒法和落球法测量甘油液体的黏度。实验原理1、用转筒法测量液体的黏度1)液体内摩擦定律在稳定流动的液体中，如果各层液体的流速不同，那么相邻两层液体的接触面上会形成一对阻碍两液层相对运动的等值反向的相互作用力，这一对力称为内摩擦力(即黏滞力)。实验证明，内摩擦力 F 除了与两液层间的接触面积 s 成正比外，还与该处的速度梯度 dv/dt 成正比，如图所示，即 F 二 nS(dv/dr)，其中 n 为液体的黏度。2)用转筒法测量液体的黏度仪器装置如下图所示，这是一个用来盛放液体的外筒 F 和一个与外筒同轴的内筒 C 所组成。圆轮 K 与内筒 C 相固定，半径为 r,上绕有细线，通过滑轮 E,与砝码盘相连接。当砝码盘下落时可带动内筒 C 绕轴 AB 旋转。夕卜筒 F 的内径为 b，内筒 C 的半径为 a,两者数值相差很小，所以内筒 C 被液体所浸润的侧面积与外筒内壁面积相近。外筒 F 底部与内筒 C 底部间隔较大，实验中略去该部分摩擦力的影响，并且由于加入液体时不使其超过 C 上端部，故上端部与空气的摩擦作用也略去。因此，柱体所受的阻力绝大部分来自侧面。图 2 转筒结构图本实验中，内筒 C 旋转，紧靠内筒表面的液体也随之旋转。在稳定状态下,紧靠内筒表面层液体速度应与内筒旋转速度相同，均为 v。由于液体的黏性，在内、外筒间隙中的液体逐渐形成一速度梯度。在内筒匀速旋转的一段时间内，可以认为外筒的内表面层液体的移动速度为零。这样，内、外筒间隙中的速度梯度值为 v/(b-a)。此时，作用在圆轮上的拉力等于砝码的重力。若内筒侧面作用在紧靠该表面液体层上的力的大小为 F,则有如下关系式mgr=Fa即mgrF=a内筒的侧面积为S=2nah于是，根据流动液体内摩擦力公式 F=nS(Av/Ar)，可求出黏度 n 为mgramgr(b 一 a)n=——=—•2nah2nh•vaib—a式中，速度值 v 可在实验中用下述方法求得：使砝码由静止下落，选取其匀速下降部分，测量此时下落高度 H 及其相应的时间 t,利用匀速运动...
