落球法测量液体粘滞系数_1

落球法测量液体的粘滞系数实验报告一、问题背景 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或粘滞系数,它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η称为粘度,它是表征液体粘滞性强弱的重要参数;液体的粘滞系数和人们的生产,生活等方面有着密切的关系,比如医学上常把血粘度的大小做为人体血液健康的重要标志之一;又如,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,因而在设计管道前,必须测量被输石油的粘度; 测量液体粘度可用落球法,毛细管法,转筒法等方法,其中落球法适用于测量粘度较高的透明或半透明的液体,比如：蓖麻油、变压器油、甘油等; 二、实验目的 1．学习和掌握一些基本物理量的测量; 2．学习激光光电门的校准方法; 3．用落球法测量蓖麻油的粘滞系数; 三、实验仪器 DH4606落球法液体粘滞系数测定仪、 卷尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球若干; 四、实验原理 处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力mgm为小球质量、 液体作用于小球的浮力gVV是小球体积,是液体密度和粘滞阻力F其方向与小球运动方向相反;如果液体无限深广,在小球下落速度v较小情况下,有 F = 6πηrv 1 上式称为斯托克斯公式,其中r是小球的半径；称为液体的粘度,其单位是sPa; 小球在起初下落时,由于速度较小,受到的阻力也就比较小,随着下落速度的增大,阻力也随之增大;最后,三个力达到平衡,即 mg = ρgV + 6πηᵆ0ᵅ2 此时,小球将以0v作匀速直线运动,由 2式可得： η =(ᵅ−ᵄᵰ)ᵅ6ᵰᵆ0ᵅ 3 令小球的直径为d,并用'36dm ,tlv 0,2dr 代入 3 式得 η =(ᵰ′−ᵰ)ᵅᵅ2ᵆ18ᵅ 4 其中'为小球材料的密度,l为小球匀速下落的距离,t为小球下落l距离所用的时间; 实验过程中,待测液体放置在容器中,故无法满足无限深广的条件,实验证明上式应进行如下修正方能符合实际情况： η =(ᵰ′−ᵰ)ᵅᵅ2ᵆ18ᵅ1(1+2.4ᵅᵃ)(1+1.6ᵅᵃ) 5 其中D为容器内径,H为液柱高度; 当小球的密度较大,直径不是太小,而液体的粘度值又较小时,小球在液体中的平衡速度0v会达到较大的值,奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响： ...)Re108019Re1631 (620rvF 6 其中,Re称为雷诺数,是表征液体运动状态的无量纲参数; 0dvRe 7 当Re<时,可认为1、5式成立；当