液體粘滯系數(shù)測定

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1、液體粘滯系數(shù)的測量與研究一實驗目的1．了解用斯托克斯公式測定液體粘滯系數(shù)的原理，掌握其適用條件。2．學習用落球法測定液體的粘滯系數(shù)。3．熟練運用基本儀器測量時間、長度和溫度。4．掌握用外推法處理實驗數(shù)據(jù)。二實驗儀器液體粘滯系數(shù)儀、螺旋測微器、游標卡尺、鋼板尺、鋼球、磁鐵、秒表、溫度計。三實驗原理當物體球在液體中運動時，物體將會受到液體施加的與其運動方向相反的摩擦阻力的作用，這種阻力稱為粘滯阻力，簡稱粘滯力。粘滯阻力并不是物體與液體間的摩擦力，而是由附著在物體表面并隨物體一起運動的液體層與附近液層間的摩擦而產(chǎn)生的。粘滯力的大小與液體的性質、物體的形狀和運動

2、速度等因素有關。根據(jù)斯托克斯定律，光滑的小球在無限廣延的液體中運動時，當液體的粘滯性較大，小球的半徑很小，且在運動中不產(chǎn)生旋渦，那么小球所受到的粘滯阻力f為（1）式中d是小球的直徑，v是小球的速度，為液體粘滯系數(shù)。就是液體粘滯性的度量，與溫度有密切的關系，對液體來說，隨溫度的升高而減少（見附表）。本實驗應用落球法來測量液體的粘滯系數(shù)。小球在液體中做自由下落時，受到三個力的作用，三個力都在豎直方向，它們是重力、浮力、粘滯阻力f。開始下落時小球運動的速度較小，相應的阻力也小，重力大于粘滯阻力和浮力，所以小球作加速運動。由于粘滯阻力隨小球的運動速度增加而逐漸增

3、加，加速度也越來越小，當小球所受合外力為零時，趨于勻速運動，此時的速度稱為收尾速度，記為v0。經(jīng)計算可得液體的粘滯系數(shù)為（2）式中是液體的密度，是小球的密度，g是當?shù)氐闹亓铀俣取？梢?，只要測得，即可由（2）式得到液體的粘滯系數(shù)。但是注意，上述推導包括（1）、（2）式都在特定條件下方才適用，通過對實驗儀器和實驗方法的設計，這些條件大多數(shù)都可以滿足或近似滿足，唯獨“無限廣延”在實驗中是無法實現(xiàn)的。因此，為了準確測出液體的粘滯系數(shù)，我們需要進一步對實驗進行設計，下面將分別在實驗上采用外推法和在理論上對計算公式進行修正進行測量，這些方法體現(xiàn)了實驗手段和理論手段

4、在物理實驗中的作用和特點，同時反映出針對同一個問題如何在實驗中層層深入，不斷提高測量結果的準確程度，而這正是物理學實驗的魅力所在。四實驗內容1、液體橫向和縱向“無限廣延”之外推法測量蓖麻油的粘滯系數(shù)采用直徑最小的剛球，在不同的液體深度下（約4個深度l值），分別測量4個管子中小球下落液體高度h（15cm左右，具體數(shù)據(jù)需要測量）所用的時間（選擇5-6個剛球在同一個管子中下落，記錄每個小球下落時間，該過程不可打撈落入液體中的剛球，否則會改變液體的流動狀態(tài)）。2、小球半徑無限小之外推法測量蓖麻油的粘滯系數(shù)在保證所用管子直徑最大和所裝液體最深時，利用直徑不同的小球

5、測量其在液體中下落高度h所需的時間。3、利用理論修正公式測量和計算蓖麻油的粘滯系數(shù)本次試驗采用的出修正公式：其中實驗數(shù)據(jù)選取管子的直徑D最大，液體的深度l最深，小球的半徑r最小的一組數(shù)據(jù)。雷諾數(shù)為：其中是液體密度，是物體運動速度或流體穩(wěn)定流速，是運動物體的線性尺度，對本實驗而言即小球直徑，是液體的粘滯系數(shù)。五實驗數(shù)據(jù)記錄與處理1、實驗數(shù)據(jù)記錄表1小鋼球直徑d=0.001mm單位：mm次數(shù)直徑12345平均1.9851.9902.0002.0031.9871.9930.0080.0030.0070.0100.0060.0072.4822.4852.4812

6、.4852.4782.48200.0030.0010.0030.0050.0022.9702.9802.9842.9742.9722.9760.0060.0040.0080.0020.0040.0053.4883.5003.4863.4983.4963.4940.0060.0060.0080.0040.0020.0053.9813.9873.9753.9783.9743.9770.0040.0100.0020.0010.0030.004表2各管子直徑D單位：mm次數(shù)直徑1234平均20.4020.1820.3620.3420.320.049210.080

7、.140.040.020.0725.1625.4425.0025.2025.200.039680.040.240.2000.1237.5437.5037.4837.4837.500.026670.0400.020.020.0248.7848.7049.0048.8248.820.020480.040.120.1800.08表3各管子上兩刻線間的距離h單位：mm次數(shù)距離h12345平均151.0150.5150.2150.4150.6h=150.260.740.240.060.140.34149.0150.2150.5150.1150.21.260.060

8、.240.160.06150.0150.5150.4150.1149.5=0.3