用落球法測量液體的粘滯系數(shù)

實驗報告實驗題目：落球法測定液體的黏度實驗?zāi)康模罕緦嶒灥哪康氖峭ㄟ^用落球法測量油的粘度，學(xué)習(xí)并掌握測量的原理和方法。實驗原理：斯托克斯公式粘滯阻力是液體密度、溫度和運動狀態(tài)的函數(shù)。如果小球在液體中下落時的速度v很小，球的半徑r也很小，且液體可以看成在各方向上都是無限廣闊的（1）η是液體的粘度，SI制中，η的單位是雷諾數(shù)的影響雷諾數(shù)Re來表征液體運動狀態(tài)的穩(wěn)定性。設(shè)液體在圓形截面的管中的流速為v，液體的密度為ρ0，粘度為η，圓管的直徑為2r，則（2）奧西思-果爾斯公式反映出了液體運動狀態(tài)對斯托克斯公式的影響：（3）式中項和項可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正項。隨著Re的增大，高次修正項的影響變大。容器壁的影響考慮到容器壁的影響，修正公式為（4）η的表示因F是很難測定的，利用小球勻速下落時重力、浮力、粘滯阻力合力等于零，由式（4）得（5）η（6）a.當(dāng)Re<0.1時，可以取零級解，則式（6）就成為（7）即為小球直徑和速度都很小時，粘度η的零級近似值。b.0.1<Re<0.5時，可以取一級近似解，式（6）就成為它可以表示成為零級近似解的函數(shù)：（8）c.當(dāng)Re>0.5時，還必須考慮二級修正，則式（6）變成或（9）實驗內(nèi)容:1、利用三個橡皮筋在靠近量筒下部的地方，分出兩個長度相等的區(qū)域，利用秒表測量小球通過兩段區(qū)域的時間，調(diào)整橡皮筋的位置，并保持兩段區(qū)域等長，尋找兩次測量時間相等的區(qū)域，測出兩段區(qū)域總長度l。2、選用大、中、小三種不同直徑的小球進(jìn)行實驗。3、用螺旋測微器測定6個同類小球的直徑，取平均值并計算小球直徑的誤差。4、將一個小球在量筒中央盡量接近液面處輕輕投下，使其進(jìn)入液面時初速度為零，5、分別測出6個小球通過勻速下降區(qū)l的時間t，然后求出小球勻速下降的速度。6、用相應(yīng)的儀器測出R、h和ρ0，各測量三次及液體的溫度T，溫度T應(yīng)取實驗開=0.766Pa·s,=0.15,故利用第二種球測得的黏度η=0.766Pa·s.第三種球:=0.772,=0.04,因為Re<0.1,取零級解,故利用第三種球測得的黏度η=0.772Pa·s最終結(jié)果：第一種球測得黏度：η=0.751Pa·s第二種球測得黏度：η=0.766Pa·s第三種球測得黏度：η=0.772Pa·s思考題：1、假設(shè)在水下發(fā)射直徑為1m的球形水雷，速度為10m/s，水溫為10℃，，試求水雷附近海水的雷諾數(shù)。答:海水密度近似等于1.02g/,則2、設(shè)容器內(nèi)N1和N2之間為勻速下降區(qū)，那么對于同樣材質(zhì)但直徑較大的球，該區(qū)間也是勻速下降區(qū)嗎？反過來呢？答:不一定，因為半徑不同，則球的重力G，所受的浮力F和粘滯阻力f都會有所不同，達(dá)到受力平衡G=F+f的時間和位移量也不一定不同，因此未必