实验15用落球法测定液体的粘滞系数 在流体中,当相邻的两层流体之间的流速不同而产生相对运动时,流层之间会产生内摩擦 力。流体所具有抵抗两层流体相对滑动速度或变形的性质称为粘性,它的大小用粘滞系数 来表示。粘滞系数的大小依赖于流体物质的性质,并明显的随温度变化 液体的粘滞系数大小对其流动的阻力,流动过程功率的损耗以及传热和传质等都有很大的 影响。因此, 在石油化工,高分子研究,机械润滑,水利工程,航空工程,生物工程以及医学,物理学 等领域,液体粘滞系数的测定都有重要意义。 测定液体粘滞系数的方法有转筒法、毛细管法和落球法等,本实验采用落球法,它适 用于如蓖麻油、甘油、变压器油等粘度较大的液体 实验目的 1.观察小球在液体中的运动情况,理解液体的粘滞阻力; 2.学习用外延法实现理想条件的物理思想及方法 3.学习用落球法测定液体的粘滞系数 实验原理 当小球在液体中下落时,受到三个力的作用:重力、浮力和运动的阻力。设小球的密 度为p,体积为待测液体的密度为,重力加速度为g,则重力pg方向铅直向下, 浮力ag和粘滞阻力∫铅直向上,如图1所示 f↓o 由于小球运动,粘附在小球表面的液体层以小球的速度 运动,其余各层的速度逐渐减小,管壁处流层速度接近零 各流层因速度不同而产生相对运动。粘滞阻力不是小球与液 体间的摩擦,而是液体各层间的内摩擦引起的。根据斯托克 斯定律,光滑均匀的小球在无限广延的液体中下落时,若速 度v不大,在运动中不产生漩涡,那么小球受到的粘滯阻力 pvg f=rnr (1) 图1小球受力 式中7是液体的粘滞系数,是小球半径,v是小球下落时的速度。 根据小球受力,可以大致描绘出小球的运动情况:小球以零初速度进入液体开始下落 ,由于ν比较小,∫也比较小,pg>P1g+∫,小球做加速运动。随着小球下落速度v 的增大,阻力∫也逐渐增大,小球加速度减小。当小球速度增大到某-v值时,小球所受 合外力为零,于是小球就以v匀速下落。这时 (p-Po)g=brno 用小球直径d来表示体积Ⅴ。则有实验15 用落球法测定液体的粘滞系数 在流体中，当相邻的两层流体之间的流速不同而产生相对运动时，流层之间会产生内摩擦 力。流体所具有抵抗两层流体相对滑动速度或变形的性质称为粘性，它的大小用粘滞系数 来表示。粘滞系数的大小依赖于流体物质的性质，并明显的随温度变化。 液体的粘滞系数大小对其流动的阻力，流动过程功率的损耗以及传热和传质等都有很大的 影响。因此， 在石油化工，高分子研究，机械润滑，水利工程，航空工程，生物工程以及医学，物理学 等领域，液体粘滞系数的测定都有重要意义。 测定液体粘滞系数的方法有转筒法、毛细管法和落球法等，本实验采用落球法，它适 用于如蓖麻油、甘油、变压器油等粘度较大的液体。 实验目的 1． 观察小球在液体中的运动情况，理解液体的粘滞阻力； 2． 学习用外延法实现理想条件的物理思想及方法； 3． 学习用落球法测定液体的粘滞系数。 实验原理 当小球在液体中下落时，受到三个力的作用：重力、浮力和运动的阻力。设小球的密 度为  ，体积为V，待测液体的密度为 0 ，重力加速度为g，则重力 Vg 方向铅直向下， 浮力 0Vg 和粘滞阻力 f 铅直向上，如图1所示。 由于小球运动，粘附在小球表面的液体层以小球的速度 运动，其余各层的速度逐渐减小，管壁处流层速度接近零。 各流层因速度不同而产生相对运动。粘滞阻力不是小球与液 体间的摩擦，而是液体各层间的内摩擦引起的。根据斯托克 斯定律，光滑均匀的小球在无限广延的液体中下落时，若速 度v 不大，在运动中不产生漩涡，那么小球受到的粘滞阻力 为 f  6rv （1） 式中 是液体的粘滞系数，是小球半径，v 是小球下落时的速度。 根据小球受力，可以大致描绘出小球的运动情况：小球以零初速度进入液体开始下落 ，由于v 比较小， f 也比较小， V 0  g   Vg  f ，小球做加速运动。随着小球下落速度v 的增大，阻力 f 也逐渐增大，小球加速度减小。当小球速度增大到某一 0 v 值时，小球所受 合外力为零，于是小球就以 0 v 匀速下落。这时 0 0 V (   )g  6 v 用小球直径 d 来表示体积V。则有 vg 0 f  vg 图1 小球受力