落球法測(cè)定液體黏度111

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1、中南大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)(實(shí)踐)任務(wù)書、設(shè)計(jì)報(bào)告(大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ))題目落球法測(cè)定液體粘滯系數(shù)學(xué)生學(xué)號(hào)2211101142學(xué)生姓名陳卓遠(yuǎn)學(xué)院湘雅醫(yī)學(xué)院專業(yè)班級(jí)1011指導(dǎo)教師謝定物理基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2010年12月28日5一、實(shí)驗(yàn)要求1．觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象；2．學(xué)會(huì)用落球法測(cè)液體的粘度系數(shù)；3．掌握基本測(cè)量?jī)x器（游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、米尺、秒表等）的用法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：ND-1型液體粘度系數(shù)測(cè)定儀、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、米尺、秒表、水銀溫度計(jì)、密度計(jì)、鑷子、小鋼球等。三、實(shí)驗(yàn)原理金屬小球在粘性液體中下落時(shí)，它受到三個(gè)鉛直方向的力；小球的重力(m為小球質(zhì)量)、液

2、體作用小球的浮力(V是小球體積，ρ是液體密度)和粘滯阻力F(其方向與小球運(yùn)動(dòng)方向相反)。如果液體無(wú)限深廣，在小球下落速度較小情況下，有(1)上式稱為斯托克斯公式，其中r是小球的半徑；稱為液體的粘度，其單位是Pa·s。小球開始下落時(shí)，由于速度尚小，所以阻力也不大；但隨著下落速度的增大，阻力也隨之增大。最后，三個(gè)力達(dá)到平衡，即于是，小球作勻速直線運(yùn)動(dòng)，由上式可得：令小球的直徑為d，并用，，代入上式得：5(2)其中為小球材料的密度，為小球勻速下落的距離，t為小球下落距離所用的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)，待測(cè)液體必須盛于圓筒中，故不能滿足無(wú)限深廣的條件，實(shí)驗(yàn)證明，若小球沿筒的中心

3、軸線下降，式(2)須作如下改動(dòng)方能符合實(shí)際情況：(3)其中D為圓筒內(nèi)徑。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1)調(diào)整底盤水平。2)用螺旋測(cè)微器測(cè)小鋼球的直徑，在5個(gè)不同方向上測(cè)，取其平均值。共測(cè)6個(gè)小球，記錄測(cè)量的結(jié)果，編號(hào)待用。3)用游標(biāo)卡尺從不同位置分別測(cè)量6只玻璃圓筒內(nèi)徑D各5次。4）用米尺測(cè)出與的間距。5）用溫度計(jì)測(cè)量油溫，在全部小球下落完后再測(cè)量一次油溫，取平均值作為實(shí)際油溫。6）用鑷子夾起小鋼球，先將小球在待測(cè)油中浸一下，使其表面完全被所測(cè)油浸潤(rùn)，然后釋放小球，使其沿圓筒的中心軸線下落。用秒表記錄小球通過(guò)、所用的時(shí)間t。3、操作中的注意事項(xiàng)1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，油中應(yīng)無(wú)氣泡

4、。2）因?yàn)橛偷恼扯入S溫度改變會(huì)發(fā)生顯著變化，因此，實(shí)驗(yàn)中不要用手捧摸圓筒，以盡力保證實(shí)驗(yàn)中油溫恒定。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)隨時(shí)記錄油的溫度。3）小球放入時(shí)應(yīng)輕而穩(wěn)，不要使小球上附著氣泡，并且小球應(yīng)沿各圓筒的中心軸線下落。4）測(cè)量時(shí)間時(shí)，眼睛應(yīng)與小球處于水平位置。54、數(shù)據(jù)處理1）數(shù)據(jù)表小球編號(hào)di(mm)(mm)i(mm)Di(mm)(mm)(mm)N1N2(mm)T(s)ηi12345652)其它數(shù)據(jù)表測(cè)量前油溫測(cè)量后油溫小球密度重力加速度液體的密度3）不確定度分析：由，，可得，結(jié)果表示：4）作（d/D）-t曲線，在圖上求出t軸截距t0，代入公式（2）。5）將

5、代入公式（2）和公式（3）測(cè)出的η值作比較，并與同溫度下η值的標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)照，分析、討論誤差。5、思考題：A.如何判斷小球在作勻速運(yùn)動(dòng)?B.在特定的液體中，當(dāng)小球的半徑減小時(shí)，它的收尾速度如何變化？當(dāng)小球的密度增大時(shí)，又將如何變化？選擇不同密度和不同半徑的小球做實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)結(jié)果的影響如何？C.造成誤差的主要因素是什么，如何改進(jìn)？5