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1、 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项 思考题落球法测液体的粘度系数当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速 度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之 间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力。粘滞力的方向平行于接触面，其大小与速度梯 度及接触面积成正比。比例系数称为粘滞系数（ 或粘度），粘滞系数与液体的性质，温度和流速 有关，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液体粘滞性的测量是非常重要的，对液体粘滞 性的研究在医疗、航空、水利、机械润滑和液 压传动等领域有广泛的应用。例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度 的变化有关。石油在封闭管道中长距离输送时，其输 运特性与粘滞性密切相关，因而
2、在设计管道前，必须 测量被输石油的粘度。测定可以有多种方法，如落球法、转筒法、阻 尼法、泊肃叶法等，本实验采用落球法。1.观察液体的内摩擦现象；2.掌握用落球法测液体的粘度系数的原理和方法；3.测定蓖麻油的粘滞系数。【实验目的】如果一小球在液体中下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小 球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关 。根据斯托克斯定律，小球所受到的粘滞阻力f 为:式中d是小球的直径，v是小球的速度，为液体粘 滞系数。斯托克斯定律要求液体是无限广延的且无旋涡产生 。故所用的小球是光滑的，而且半径应当适当小。【实验原理】小球在液体中作自由下落时，受到 三个
3、力的作用，且都在竖直方向：重 力mg、浮力gV 和粘滞阻力f 。开始下落时小球运动速度较小，相 应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和 浮力，所以小球作加速运动。由于粘 滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐 增加，加速度越来越小，最后，三个 力达到平衡，即：其中和0分别是液体和小球的密度，d 为小球 的直径，g是当地的重力加速度。小球是在内径为D，液体高度为h的管中下落，不 能满足无限宽广的条件，因此，对上式要加以实 际条件的修正。当D远大于d时，考虑到实验中直接测量量是小球 的直径d和匀速时一定的下落高度N1N2及所用时 间t，则上式变为：1. 单管法（1）依次测出同一小球经过一组不同内径的圆筒中 同
4、样距离所用的时间t，再作(d/D)t曲线，对大量 的实验数据进行线性拟合可发现，该曲线为一直线 ，延长该直线与纵轴(t轴)相交，其截距to就是D 时，即在无限广延的液体中小球匀速下落通过所用 的时间，测出d、D、 和 ( 、g由实验室给出 )，算出v=代入下式就可算出粘度系数2. 多管法（2）【实验内容】(1)调整底盘水平。 (2)用螺旋测微器测小钢球的直径d，在5个不同方向上测，取其平均值。共测6个小球，记录测量的结果，编号待用。 (3) 用游标卡尺从不同位置分别测量6只玻璃圆筒内径D各5次。(4）用米尺测出N1与N2的间距。(5) 用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均
5、值作为实际油温。 (6) 单管法 将6个小钢球先后自中心放入内径最大 的1#圆筒内，记下相应通过 所用的时间ti及油温T ，利用(1)式计算出vi ，即可求出(7) 多管法 将 小球依次放入 玻璃圆筒内 记下相应的ti，作 曲线(D为容器内径)。理论表 明该曲线为一直线，将直线外推到D时的t0值， 于是 ，代入(2)式即可求得值，并与单管法 求出的值及查表得出的该温度下的理论值进行比较。【实验内容】小球di /mm/mmDi /mm/mmN1N2 /mmt /si /Pa s 12 6(8) 写出各测量结果不确定度表示式 筒内油须长时间的静止放置，以排除气泡， 使液体处于静止状态。实验过程中不可捞取 小球，不可搅动。将小钢球在液体中浸一下，然后用镊子把小 钢球沿量筒中心轴线近液面处自由落下。液体粘滞系数随温度的变化而变化，因此测 量中不要用手摸量筒。在观察小钢球通过量筒标志线时，要使视线 水平，以减小误差。【注意事项】【思考题】1、在一定的液体中，若减小小球直径，它下落的收尾速度怎样变化？减小小球密度呢？2、若实验中未给出N1、N2两标号线的位置，怎样确定小球在圆筒中央匀速下落的范围及标出N1、N2两标号线的位置？
