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《落球法測液體粘滯系數(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、中國民航大學物理實驗論文等厚干涉班級：076041A專業(yè)：中歐航空工程師學院姓名：黃松學號：071142111郵箱：huangcauc@yeah.net聯(lián)系電話：137527392042010年7月落球法測液體的粘滯系數(shù)班級：B姓名：黃松學號：071142111【摘要】：本文通過深入分析物理實驗“用落球法求液體的粘滯系數(shù)”的實驗原理和實驗過程，總結此實驗的適用范圍和注意事項，對實驗結果進行誤差分析，并提出此實驗的改進意見和創(chuàng)新見解?！続bstract】：ThispaperhasanalyzedthetheoryandtheprocessoftheMeasur
2、ementofViscosityCoefficientwiththeMethodofFallingBalls.Anditalsosumsupthescopeandprecautionsofthisexperiment.Theerroranalysisofexperimentalresultsandinnovationopinionsinthisexperimentaregivenatthesametimeinthisarticle.【關鍵詞】：落球法粘滯系數(shù)斯托克斯公式誤差分析【Keywords】methodoffallingballs;viscosityc
3、oefficient;formulaofStokes;erroranalysis<一>實驗原理有關液體中物體運動的問題，19世紀物理學家斯托克斯（GeorgeGabrielStokes）建立了著名的流體力學方程組“斯托克斯組”，它較為系統(tǒng)地反映了流體在運動過程中質量，動量，能量之間的關系：一個在液體中運動的物體所受力的大小與物體的幾何形狀、速度以及液體的內(nèi)摩擦力有關。也就是說，當液體穩(wěn)定流動時，流速不同的各流層之間所產(chǎn)生的層面切線方向的作用力即為粘滯力（或稱內(nèi)摩擦力）。其大小與流層的面積成正比，與速度的梯度成正比，即：（1）式中比例系數(shù)η即為該液體的粘滯系數(shù)
4、。粘滯系數(shù)決定于液體的性質和溫度。溫度升高，粘度將迅速減小。例如對于蓖麻油，在室溫附近溫度改變1˚C，粘度值改變約10%。因此，測定液體在不同溫度的粘度有很大的實際意義，欲準確測量液體的粘度，必須精確控制液體溫度在此試驗的原理中，我們試圖創(chuàng)造一個無限廣延的且無旋渦的流體環(huán)境，從而滿足斯托克斯定律，即半徑為r的圓球，以速度v在粘滯系數(shù)為η的液體中運動時，圓球所受液體的粘滯阻力大小為：（2）圓球在液體中下落時，受到重力、浮力和粘滯阻力的作用，由斯托克斯定律知粘滯阻力與圓球的下落速度成正比，當粘滯阻力與液體的浮力之和等于重力時，圓球所受合外力為零，圓球此
5、后將以收尾速度勻速下落。由此得到：（3）式中：ρ為圓球密度，ρ0為液體密度，d為圓球直徑，v0為圓球的收尾速度。ＦｆＰLHD需要注意的是，我們不能直接利用上式進行實驗。因為實驗中無法滿足公式中液體為無限廣延的條件。所以在實驗中，圓球是在半徑為R的圓筒內(nèi)運動，如果只考慮筒壁對圓球運動的影響，則應將斯托克斯定律修正為：（4）從而得到：（5）此式即為落球法測粘滯系數(shù)的實驗公式。式中：D為圓筒直徑，K為修正系數(shù)通常取2.4（也有取2.1）。<二>實驗過程【實驗目的】：1．用落球法測量不同溫度下蓖麻油的粘滯系數(shù)2．掌握用落球法測粘滯系數(shù)的原理和方法；3．掌握基本測量儀
6、器包括溫控試驗儀、千分尺、米尺、數(shù)字秒表的用法?！緦嶒瀮x器】：溫控實驗儀，量筒，游標卡尺，米尺，讀數(shù)顯微鏡，溫度計，停表小鋼球若干本溫控試驗儀內(nèi)置微處理器，帶有液晶顯示屏，具有操作菜單化，能根據(jù)實驗對象選擇PID參數(shù)以達到最佳控制，能顯示溫控過程的溫度變化曲線和功率變化曲線及溫度和功率的實時值，能存儲溫度及功率變化曲線，控制精度高等特點?！緦嶒灢襟E】：1、首先調(diào)節(jié)盛有蓖麻油量筒的底座螺絲,觀察底座上的水準泡,是底座水平,以保證量筒鉛直；2、用游標卡尺測量圓筒的內(nèi)徑D共3次，取平均值;3、取五顆小鋼球，用讀數(shù)顯微鏡測量其直徑d。每顆小球至少測取3次數(shù)據(jù)，然后分
7、別算出平均值（編號分別為d1、d2、d3、d4、d5）待用;4、用鑷子夾住小鋼球先在油中浸潤，然后在量筒軸線并靠近液面處釋放小球，用停表測出小球勻速下落經(jīng)過兩根刻度線間的距離l所需要的時間t，則u0=l/t（用五個小球分別測量)。每個小球下落3次，測3個t取平均，然后再做另一個球，直到把5個球做完;5、將以上各測量的平均值代入公式計算粘滯系數(shù)的平均值;6.對量筒內(nèi)的蓖麻油進行加熱,在不同溫度下重復進行步驟4,并分別測出其相應溫度下的粘滯系數(shù);7.將實驗結果填入表格并進行數(shù)據(jù)處理.<三>實驗結果及誤差分析室溫=21℃鋼球密度=7.8g/m3液體密度=0.95g
8、/m3量筒內(nèi)徑D=(2.260+2,246+2.20
