十源期刊 实验技术与管理Vol.19No.52002 用激光光电传感器测液体的粘滞系数 经典的测量液体粘滞系数的改进 徐欣,乐飞,陆申龙,马秀芳 (复旦大学物理系,上海200433) 摘要:用激光光电传感器测量液体(蓖麻油)的粘滞系数,减少了测量误差,提高了测量结果 的准确度。 关键词落球法;粘滞系数;激光光电传感器 中图分类号:O357.1文献标识码B文章编号:1002-4956(2002)05·0043·04 液体的粘滞系数又称液体动力粘度,在工程、生产技术及医学等方面有着重大的应 用。直接利用斯托克斯公式测量粘滞系数的落球法,其物理概念简单清晰。但是传统的 测量方法精度和准确度不高,其问题主要表现在:采用人工秒表计时,存在着视差和反应 误差;无法使小球每次都恰好沿着玻璃管中心线下落,由此导致数据测量重复性差。针对 上述不足,本文作者利用自行研制的半导体激光光电传感器和单片机计时实验仪器,对该 实验进行了改进不但很好地解决了这些问题,还在保留原经典实验内容的同时,提高了 测量精度,开拓了实验者的知识面 1测量原理 半径为r的小圆球在无限宽广的粘性液体中下落,并在无旋涡产生时,小球所受的竖 直方向的力有3个:重力mg,液体作用于小球的浮力和粘滞阻力6m。刚开 始下落时速度小,粘滞阻力小,因此小球加速直至某一速度3力平衡,小球匀速下落 g 所以 6丌v (1)式中,n为待测液体粘滞系数,m为小球质量,r为小球半径p为待测液体的密 度,v为小球下落速度,g为重力加速度。 收稿日期:2002-01 作者简介:徐欣(1981一),女,复旦大学99级理科基地班 2 01995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.收稿日期 :2002 - 01 - 19 作者简介 :徐 欣(1981 —) ,女 ,复旦大学 99 级理科基地班 1 用激光光电传感器测液体的粘滞系数 ———经典的测量液体粘滞系数的改进 徐 欣 ,乐 飞 ,陆申龙 ,马秀芳 (复旦大学物理系 ,上海 200433) 摘 要 :用激光光电传感器测量液体(蓖麻油) 的粘滞系数 ,减少了测量误差 ,提高了测量结果 的准确度。 关键词 :落球法 ;粘滞系数 ;激光光电传感器 中图分类号 :O35711 文献标识码 :B 文章编号 :1002 - 4956 (2002) 05 - 0043 - 04 液体的粘滞系数又称液体动力粘度 ,在工程、生产技术及医学等方面有着重大的应 用。直接利用斯托克斯公式测量粘滞系数的落球法 ,其物理概念简单清晰。但是传统的 测量方法精度和准确度不高 ,其问题主要表现在 :采用人工秒表计时 ,存在着视差和反应 误差 ;无法使小球每次都恰好沿着玻璃管中心线下落 ,由此导致数据测量重复性差。针对 上述不足 ,本文作者利用自行研制的半导体激光光电传感器和单片机计时实验仪器 ,对该 实验进行了改进 ,不但很好地解决了这些问题 ,还在保留原经典实验内容的同时 ,提高了 测量精度 ,开拓了实验者的知识面。 1 测量原理 半径为 r 的小圆球在无限宽广的粘性液体中下落 ,并在无旋涡产生时 ,小球所受的竖 直方向的力有 3 个 :重力 mg ,液体作用于小球的浮力 4 3 πr 3ρg 和粘滞阻力 6πηrv 。刚开 始下落时速度小 ,粘滞阻力小 ,因此小球加速直至某一速度 3 力平衡 ,小球匀速下落。 此时 , m g = 4 3 πr 3ρg + 6πηrv 所以 , η = m - 4 3 πr 3ρ 6πrv g (1) (1) 式中 η, 为待测液体粘滞系数 ,m 为小球质量 ,r 为小球半径 ;ρ为待测液体的密 度 ,v 为小球下落速度 ,g 为重力加速度。 34 中国科技论文 统计源期刊 实 验 技 术 与 管 理 Vol. 19 No. 5 2002 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved