粘滞系数实验报告.docx

浙江师范大学实验报告实验名称:液体粘滞系数的测量班级:综合理科121班姓名:周琚学号:12990141同组人:实验日期2013年10月24日室温:气温:一、实验目的根据斯托克斯公式用落球法测定洗洁精的粘滞系数。二、仪器与用具玻璃量筒(容量500ml)、停表、游标卡尺、物理天平、密度计、温度计、小球(一种5个,一种10个,直径1mm到2mm,镊子,待测液体(洗洁精)三、知识背景当半径为r的光滑圆球,以速度v在均匀的无限深广的液体中运动时,若速度不大,球也很小,在液体中不产生涡流的情况下,斯托克斯指出,求在液体中所受的阻力F为F6vr(1-1)式中为液体的粘度,此式称为斯托克斯公式,从上式可知,阻力F的大小和物体运动速度成正比例当质量为m,体积为v的小球在密度为的液体中下落时,作用在小球上的力有三个,即:(1)重力mg(2)液体的浮力vg(3)液体的粘滞阻力6vr这三个力都作用在同一铅直线上,重力向下,浮力和阻力向上。球刚开始下落时,速度r很小,阻力不大,小球做加速下降。随着速度的增加,阻力逐渐加大,速度达到一定值时,阻力和浮力之和将等于重力,那时物体运动的加速度等于零,小球开始匀速下降,即:mgvg6vr此时的速度成为终极速度。由此式可得(mr)g6rv令43vr,得343mr3g1-26rv由于液体在容器中,而不满足无限深、广的条件,这时实际测得的速度r和上述式中的理想条件下的速度r之间存在如下关系:rrvv()()1-30hR式中R为盛液体圆筒的内半径,h为筒中液体的深度,将1-3代入式1-2,得(m43r3)g6rv()()1-4其次,斯托克斯公式是假设在无涡流的理想状态下导出的,实际小球下落时不能是这样理想状态,因此还要进行修正。己知在这时的雷诺数Re为2rv0Re1-5当雷诺数不甚大(一般在Re<10)时,斯托克斯公式修正为319F6rv(1ReRe1-62)1101080则考虑此项修正后的粘度测得值0等于319210(1ReRe)1-71610800实验时,先由1-4求出近似值,用此代入式1-5求出Re,最后由式1-6求出最值0。若Re值很大时,粘滞力F与粘滞系数无关,而与液体密度有关;同时,F不再与v、r的一次方成正比,而是与v、r的平方成正比四、-2所示,在量筒400ml和150ml,分别设标记N1,N,测量2N1,N间距l,量筒内半径R,液体深度h,用密度计测量待测液的密度2图1-***、酒精混合液洗净,擦干后,测量直径和质量(分别取5个或10个求得直径测平均;同时测10个球的质量,求出一个的质量)。,在量筒中心轴线处放入液中,用停表测出小球通过N1,N间2的时间t,逐一测量5粒或10粒小球下落所需的时间,求出t的平均值,再求v。