落球法测量液体粘滞系数实验装置

❶ 谁知道落球法测量液体的粘滞系数的实验报告

实验十九 液体粘滞系数的测定
【实验简介】
当一种液体相对于其他固体、气体运动，或同种液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在摩擦力。这种性质称为液体的粘滞性。粘滞力的方向平行于接触面，且使速度较快的物体减速，其大小与接触面处的速度梯度成正比，比例系数 称为粘度。 表征液体粘滞性的强弱，测定的方法有(1)泊肃叶法，通过测定在恒定压强差作用下，流经一毛细管的液体流量来求；（2）转筒法，在两同轴圆筒间充以待测液体，外筒做匀速运动，测内筒受到的粘滞力距；（3）阻尼法，测定扭摆、弹簧振子等在液体中运动周期或振幅的改变；（4）落体法，通过测量小球在液体中下落的运动状态来求。
对液体粘滞性的研究在物理学、化学化工、生物工程、医疗、航空航天、水利、机械润滑和液压传动等领域有广泛的应用。本实验采用落球法测定液体粘度。对液体粘滞性运动规律进行深入研究的人是斯托克斯。
图19-1 斯托克斯
斯托克斯生平简介
斯托克斯，G。G（George Gabriel stokes1819~1903）英国力学家、数学家。1819年8月13日生于斯克林，1903年2月1日卒于剑桥。
斯托克斯的主要贡献是对粘性流体运动规律的研究。C．－L．－M．－H．纳维从分子假设出发，将L．欧拉关于流体运动方程推广，1821年获得带有一个反映粘性的常数的运动方程。1845年斯托克斯从改用连续系统的力学模型和牛顿关于粘性流体的物理规律出发，在《论运动中流体的内摩擦理论和弹性体平衡和运动的理论》中给出粘性流体运动的基本方程组，其中含有两个常数，这组方程后称纳维-斯托克斯方程，它是流体力学中最基本的方程组。
【实验目的】
1、掌握什么是标征液体粘滞性强弱的重要参数；
2、学习测量液体的粘滞系数的方法；
【实验仪器】
蓖麻油、玻璃圆筒（高约50cm，直径5cm）、温度计、秒表、螺旋测微计、直尺。
【实验原理】
1、粘滞系数的计算
若液体无限深广，小球下落速度 较小情形时，有：

—粘滞系数 单位：
小球匀速运动时，三个力达到平衡：

令小球直径为 ，并用 ， ， ，代入上式得

2、实验时容器内径为 ，液柱高度为 上式须修正为：
图19-2 实验装置简图

给定参数：
重力加速度：
蓖麻油密度：
钢球密度：
【实验内容及要求】
1、将玻璃管调节竖直，标记出小球下落距离 （大约 ）；
2、记录室温 ；
3、用螺旋测微计测量小球直径 ，重复六次测量，注意记录螺旋测微计的零点读数；
4、测量小球匀速下落 所需要的时间 ，重复六次测量；
5、用直尺测出玻璃管直径 ，液面高度 ；
6、整理好实验仪器。
【数据记录】
温度 ，玻璃管内直径 mm，液面高度 mm，
测量小球直径，零点读数： mm， mm， mm
次数
1
2
3
4
5
6

下落速度的测量，下落距离 mm，
次数
1
2
3
4
5
6

【数据处理】
s
s

误差分析：（说明实验产生误差的可能因素及影响大小）
【思考题】
1、如何判断小球在作匀速运动？
2、如何判断玻璃管是竖直的？
3、小球偏离中心轴线下落对实验会带来什么样的影响？

❷ 落球法测定液体粘滞系数中，哪些因素会影响测量结果实验中怎样避免这些影响

落球法实验要求小球沿着容器的中心轴线下落，传统的粘滞系数实验通过实验者凭经验释放实现，很难保证小球恰好沿容器的中心轴线下落；落球法实验要求测出小球匀速通过某段距离的时间，而传统的粘滞系数实验仅仅通过实验者的秒表计时来实现，由于人工秒表计时存在着视差和反应时间，实验时很难精确的测出小球下落的时间。

针对以上问题，对传统的粘滞系数实验进行改进：用光电门和数字毫秒计代替人工秒表计时，并在容器的顶部加装有机玻璃盖，盖子的上方安置带磁铁的拉杆，通过磁力实现小球沿容器的中心轴线下落，从而提高实验测量的精度。

(2)落球法测量液体粘滞系数实验装置扩展阅读

粘度的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘度将迅速减小。例如对于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C，粘度值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘度有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘度，必须精确控制液体温度。

对液体粘滞性的研究在流体力学，化学化工，医疗，水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量，压力差，输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。

❸ 如何用落球法测定不同温度下液体的粘滞系数

落球法是利用小球在液体中处于重力、浮力、粘滞力到合力为零时到匀速运动，计算得出液体的粘度。 而小球进入液面到起始速度几乎为零，然后是以加速度的形式运动，在中间的均匀区域，即三种力的合力为零时才开始匀速运动

❹ 落球法测量液体的粘滞系数思考题有哪些

如何判断小球在液体中已处于匀速运动状态？答：先确定量筒之间的一段长度，测量出小球在此之间下落的时间，时间多次测量取平均值，算出这段距离的速度。然后再将这段距离放大或者缩小，测量时间，再算出这段距离的速度。如果后面计算得到的速度和之前得到的速度一样，那么就可以认为小球在这段距离是处于匀速运动状态。

液体粘滞系数又称液体粘度，是液体的重要性质之一，在工程、生产技术及医学方面有着重要的应用。采用落球法测量液体粘滞系数，物理现象明显，概念清晰，实验操作和训练内容较多，非常适合大学实验教学；但以往此方法由于受手工按秒表、视差及小球下落偏离中心等因素影响。

测量下落速度准确度不高。本公司研制的LPH型落球法变温粘滞系数实验仪具有以下优点。

1.用激光光电传感器结合单片机计时，克服人工秒表计时的视差和反应误差，测量小球下落速度的准确度高，引导学生掌握一种新型计时、测速、计数的方法。

2.设计地盘水平和立杆垂直调节装置及衡量中心小球下落漏斗，保证小球从量筒中心下落。

3.两个严格平行的激光束，不仅可以精确测量下落时间，而且可以精确测量下落距离。用手工计时，激光照明测距，可消除视差，便于两种计时方法和误差分析。本仪器既保留原实验装置的操作和实验内容。

又增加了激光光电计时器的原理及使用方法，扩大了知识面，提高了测量精度，体现了实验教学的现代化。本仪器可用于高等院校，中专的基础物理实验和设计研究性实验、演示实验。

❺ 落球法测量液体表面的粘滞系数的问题

由于实验公式在推导过程中假设了小球在无限广的液体中，而实际上是在有限广的液体中，要尽可能地减少误差，应当使小球四周受力对称，故应在中心处落下，否则，将会增大系统性误差

❻ 落球法测量液体的粘滞系数误差产生的原因

落球法测量液体的粘滞系数误差产生的原因：

（1）粘滞系数实验通过实验者凭经验释放实现，很难保证小球恰好沿容器的中心轴线下落.

（2）落球法实验要求测出小球匀速通过某段距离的时间，而传统的粘滞系数实验仅仅通过实验者的秒表计时来实现，由于人工秒表计时存在着视差和反应时间，实验时很难精确的测出小球下落的时间。

改进：

用光电门和数字毫秒计代替人工秒表计时，有效降低了人工秒表计时带来的视差和反应误差;在容器顶部加装中心带磁铁拉杆的盖子，通过磁力控制保证小球沿容器的中心轴线下落，降低了小球下落时间的测量误差。

(6)落球法测量液体粘滞系数实验装置扩展阅读

液体粘滞系数的测量方法：

粘滞系数的测量方法很多，有落球法、毛细管法、转筒法等，其中落球法是最基本的一种方法，用落球法测定液体的粘滞系数只适用于测量粘滞系数较大的透明或半透明液体，如蓖麻油、甘油等。

但由于该方法物理现象明显、原理直观、实验操作和训练内容较多，仍被广泛地应用于理工科大学的大学物理实验和物理相关专业的低年级基础物理实验。

液体粘滞系数是表征液体反抗形变能力的重要参数，在生产、生活、工程技术及医学方面有着重要的应用。

参考资料来源

网络-粘滞系数