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文档简介

1、物理实验预习报告化学物理系01级张豊 学号PBO52O6O5O一、实验题目:落球法测定液体的粘度二、实验目的:通过用落球法测量油的粘度,学习并掌握测量的原理和方法三、实验原理:实验原理1. 斯托克斯公式的简单介绍粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。从流体力学的基本方程出发可导出斯托克斯公式:粘滞阻力F = 6初(1)2. n的表示在一般情况下粘滞阻力F是很难测定的。还是很难得到粘度口。为此,考虑 一种特殊情况:小球的液体中下落时,重力方向向下,而浮力和粘滞阻力向 上,阻力随着小球速度的增加而增加。最后小球将以匀速下落,山式得4rr319岔 q)g =6初小(1 + 24_)(1 + 33

2、_)(1 + 尺一疋 + )(2)3"內小Rh161080r式中P是小球的密度,g为重力加速度,由式(2)得2(P-Po)g厂'v(l + 2.4-)(1 + 3.3-)(1 + R-R; + )Rh 16 r 1080 "J18 V(1+"敷 1+33 为u+詁-爲 Q + ”)山对Re的讨论,我们得到以下三种悄况:(1) 当Re<0.1时,可以取零级解,则式(3)成为1(P-P"g218 g吩)d知即为小球直径和速度都很小时,粘度n的零级近似值。(2) 0.1<Re<0.5时,可以取一级近似解,式(3)成为阿細盍鳥打薦.3半

3、(8)(3)当Re>0.5时,还必须考虑二级修正,则式(6)变成2R2h四.实验步骤:(9)图5.2.2-1落球法测於液体粘度装遗图1. 用等时法寻找小球匀速下降区,测出其长度I。2. 用螺旋测微器测定6个同类小球的直径,取平均值并计算小球直径的误 差。3. 将一个小球在量筒中央尽量接近液面处轻轻投下,使其进入液面时初速度 为零,测出小球通过匀速下降区I的时间t,重复6次,取平均值,然后 求出小球匀速下降的速度。4. 测出R、h和po (三次)及液体的温度T,温度T应取实验开始时的温度 和实验结束时的温度的平均值。应用式(7)计算皿。5. 计算雷诺数Re,并根据雷诺数的大小,进行一级或二

4、级修正。6. 选用三种不同直径的小球进行重复实验。五.实验数据记录:匀速下降区l/cm.1乙1012.1112.11直径2R/cm& 798& 796& 800高 H/cm29.8029.8229.85液体密度po/g-cm-30.959钢球密度P/g®严7.80液体温度几/°c27.9液体温度以/°c2&0重力加速度"cm - <2979.47表 5.2.21123456直径0(大)/mm3.9653.9663.9653.9703.9683.970时间人/s1.661.681.671.701.671.71直径0 (

5、中)/mm2.9722.9702.9722.9742.9702.974时间心/s2.642.662.652.622.672.61直径0(小)/mm2.3402.3352.3362.3402.3302.335时间心/s4.134.144.124.114.154.12表5222注:由于做本次实验前手意外受伤,打上了石膏,导致数据测量时可 能有较大的偏差,特此说明,望老师理解。六.实验数据分析:1.小球直径和时间t的数据处理:大球直径D /mm时间儿/s中球直径/mm时间5/s小球直径D, /mm时间g/s3.9671.682.9722.6422.3364.128标准 相对 偏差O2.34x10-3

6、1.94x10-21.79xl0-32.32x10-23.74xl0-31.47x10-2匀速下降 区 l/cm.高 H/cm直径2R/cm平均 值无12.10729.82&798标准 相对 偏差 <75.77x102.552x10-22.0xl03表 5.2.2-3小球匀速下降的速度:V, = =7.207xl0-2 m/sV,., = =4.583xlO-2 m/s GV =L = 2.933x10" m/s2、黏滞系数。的讣算:将表5.2.2-2中的数据代入公式(4)123456n"大/ 10" pas70.8571.7471.2972.737

7、1.3873.1671.86中 / W2 pa s65.2465.6565.4965.8365.9065.4965.60%/ IO"pas64.5264.4164.1564.2164.3064.1064.285.2.2-4叭(1 + 2.4 弟)(l + 3.3 寻)2R2li计算所得值列入表B.2.2-43、雷诺数Re计算根据公式耳=计算得:万7«大球=0-333心"球=0*273= 0.2194不确定度的计算:d、= 3.967mmo- = 2.34x IO 3mm口 b 2.34 x IO3 o in_4U). = -j=产=9.55 x 10 nunVny

8、j6n=6 时/. t/A =1.11 x9.55xlO 4 = 1.06xl0-3 mm如(00。4八(皿 “0036呎b C3U = Ju:+U; = 3.74X 10" mm所以:d=3.996±0.004 mm P=0.68d=3.996±0.008 mm P=0.95d=3.996±0.012 mm P=0.99七、问题与思考:1、假设在水下发射直径为1m的球形水雷,速度为10m/s,水温为 WC,7 = 1.3x10-|.5,试求水雷附近海水的雷诺数。答:取海水的密度近似为纯水的密度,即为1*1O3kg/m3代入中,得水雷附近海水的雷诺数Re=1.54*1082、设容器内Ni和N2之间为匀速下降区,那么对于同样材质但直径较大的球

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