測(cè)定牛頓流體的動(dòng)力粘度論文

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1、測(cè)定牛頓流體的動(dòng)力粘度摘要該實(shí)驗(yàn)根據(jù)做過(guò)的液體粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)，巧妙運(yùn)用牛頓粘性定律，進(jìn)而測(cè)量牛頓流體的動(dòng)力粘度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用光電計(jì)時(shí)儀測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間。關(guān)鍵字牛頓粘性定律;粘滯系數(shù)；誤差中國(guó)分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：DeterminationofdynamicviscosityofNewtonianfluidsAbstractTheexperimentwasbasedonexperimentsdoneinthecoefficientofviscosity,cleveruseofNewton'slawofviscosity,thusmeasuringthedynamicviscosityo

2、fNewtonianfluid.Theexperimentwasmeasuredusingthephotoelectrictimingobjectmotiontime.KeywordsNewton'slawofviscosity;Viscosity;error1、引言目前，在高校普通物理實(shí)驗(yàn)中，必做的實(shí)驗(yàn)一般都包括有測(cè)液體的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)。測(cè)量的方法較多，本次實(shí)驗(yàn)根據(jù)牛頓粘性定律，設(shè)計(jì)創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，對(duì)牛頓流體的動(dòng)力粘度進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可采用最小二乘法進(jìn)行處理，適合學(xué)生自己動(dòng)手操作，進(jìn)行測(cè)量，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力。動(dòng)力粘度（粘滯系數(shù)）是表征液

3、體粘滯性大小的物理量，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。例如在用管道輸送液體時(shí)要根據(jù)輸送液體的流量，壓力差，輸送距離及液體粘度，設(shè)計(jì)輸送管道的口徑。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想2.1、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)根據(jù)牛頓在1687年做過(guò)的簡(jiǎn)單切流實(shí)驗(yàn)，如圖①所示，當(dāng)兩塊面積為A平板，互相平行時(shí)，板間充滿某種粘性流體，板間間距為h，下板固定不動(dòng)，上板圖1在力F的作用下沿x方向以等速度U平移。由于流體的粘性，流體與平板間存在附著力，與上板接觸的流體粘附于上板，并與上板同速移動(dòng)，而與下板接觸的流體粘附于下板亦固定不動(dòng)。只有兩板間距h和平移速度U都選擇得恰當(dāng)?shù)匦?，那么，兩板間的各流體薄層將在上板的帶動(dòng)下，一

4、層帶一層地作平行于平板的流動(dòng)，兩板之間的速度由上及下逐層遞減，服從線性規(guī)律u=u（y）。實(shí)驗(yàn)表明，使上板平移的外力F的大小與平移速度U以及平板表面積A成正比，而與兩板間距h成反比，即牛頓通過(guò)大量的試驗(yàn)，把結(jié)果總結(jié)為一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式這就是著名的牛頓粘性定律，也稱牛頓內(nèi)摩擦定律。當(dāng)兩板間流體速度分布近似為線性分布時(shí)，我們可以認(rèn)為，從而得出。式中F是使上板平移的力，U是平板平移速度，A為平板底面積，為動(dòng)力粘度。由上式可知，要測(cè)得動(dòng)力粘度系數(shù)的關(guān)鍵是測(cè)得速度。但是由于實(shí)驗(yàn)條件是在兩板間距h和平移速度U都選擇得恰當(dāng)?shù)匦〉那闆r下進(jìn)行，其中存在一定誤差。故本實(shí)驗(yàn)采用多次測(cè)量的方法，在確定h的情況

5、下選擇不同表面積的面板進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)面板通過(guò)第一個(gè)光電門時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)第二個(gè)光電門后，測(cè)得面板通過(guò)兩光電門間的時(shí)間T，根據(jù)公式，S為兩光電門間的距離，由于面板近似做勻速運(yùn)動(dòng)，可以算出面板的平移速度。由此，根據(jù)公式，可以算出值。2.1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)主要采用的儀器有：面積不同的木板多塊，激光光電計(jì)時(shí)儀，帶定滑輪水槽，細(xì)繩，砝碼。2.3、實(shí)驗(yàn)步驟如下：1調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，用水泡水準(zhǔn)器觀察使其水平，以保證玻璃管中心軸線處于鉛直狀態(tài)。2將數(shù)字毫秒計(jì)與光電門連接號(hào)，將兩光電門相距80cm左右跨在水槽邊上。測(cè)試儀器是否正常工作。3在下底板放置面積為A的面板，并在水槽裝入所測(cè)液體，使其處于

6、恰當(dāng)液面的高度，量出液面到下底板的高度h。4把面積同為A的上板放置在液面上，并將與板相連的細(xì)繩穿過(guò)定滑輪，注意保持面板的水平。5用鑷子夾起砝碼，放在細(xì)繩的勾上。實(shí)驗(yàn)前，使上面板靜止。最終裝好后如圖②所示6打開(kāi)光電計(jì)時(shí)儀，使面板運(yùn)動(dòng)，記錄上面板通過(guò)兩光電門的時(shí)間。7上面板運(yùn)動(dòng)至水槽邊緣的時(shí)候，用手使其停止。8使用同樣的方法，依次測(cè)出面積為BcD的面板通過(guò)兩光電門的時(shí)間。圖29關(guān)閉儀器，記錄室溫。2.4、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)必須保證面板的干凈，以免影響面板平移速度，造成不必要的誤差。2、液體的粘滯系數(shù)隨溫度變化顯著，測(cè)量小球下落時(shí)間的實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)盡可能短。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程水槽應(yīng)保持靜止，注意液

7、體中應(yīng)無(wú)氣泡存在，否則影響面板平移。4、采用質(zhì)量較輕的細(xì)繩連接面板與砝碼，使用摩擦力較小的滑輪，能夠盡量減小使面板運(yùn)動(dòng)的力F的摩擦，減小誤差。1、數(shù)據(jù)測(cè)量與誤差分析3.1、數(shù)據(jù)記錄如下砝碼的重量m兩板間距h重慶地區(qū)重力加速度g=9.719m/s2面板拉力F=mg面板的表面積A(）時(shí)間t（s）速度(U)3.2、數(shù)據(jù)處理另外數(shù)據(jù)亦可以采用最小二乘法的處理方法，這樣能夠更好地減小實(shí)驗(yàn)誤差。2.結(jié)果與結(jié)論實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果：1)系統(tǒng)摩擦過(guò)大，影響測(cè)量結(jié)果。2)砝碼質(zhì)量選擇不當(dāng)，導(dǎo)致面板無(wú)