落球法液体粘滞系数测定仪的改进(2)
式称为斯托克斯公式，其中 是液体的黏度，d是小球的直径，v是小球在流体中运动时相对于流体的速度。
当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小，这时小球的重力大于浮力和黏滞阻力之和，小球做加速运动；随着小球速度的增加，小球所受到的黏滞阻力也随着增加，当小球的速度达到一定的数值 （称收尾速度）时，三个力达到平衡，小球所受合力为零，小球开始匀速下落，此时
式中m、V分别表示小球的质量和体积, 表示液体的密度。如用 表示小球的密度，则小球的体积V为
小球的质量m为
代入式（3）并整理得 )
本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时黏滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)[2]，而式（4）可修正为：
1.1.3 实验内容
按照使用规则组装并调试物理天平
用物理天平称衡50个~100个小球的质量m取平均值；选十个小球用螺旋测微器分别测其直径d，然后去平均值；用游标卡尺测量圆筒的内径D，测量5次取平均值。
调节测试仪底座上的底角螺丝，利用底座上的水平仪将底座调水平。
因温度对液体的粘滞系数影响非常大，所以实验前、后需要分别测量一次温度值；用比重计测量液体的密度 ，测量5次取平均值。
使小球从量筒中间下落，在小球经过上方红线时按下秒表，在小球经过下方红线时再次按下秒表，记录小球经过两道红线的时间。重复多次测量，取下落时间平均值，测量两红线之间的距离，求出小球收尾速度，带入(5)式求出液体粘滞系数。
1.2 “落球法液体粘滞系数测定仪”实验研究目的和意义
用落球法测量液体粘滞系数是理工科大学的基础物理实验，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于两层液体的接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。因此测定液体粘滞系数有着重大意义。
本文的主要目的在于：
(1)提高“落球法液体粘滞系数测定仪”的测量精度；
(2)更为直观的观测到小球下落速度的变化情况；
(3)为“落球法液体粘滞系数测定仪”的优化设计提供一些参考思路。
本论文的意义在于：
(1)为了提高“落球法液体粘滞系数测定仪”的测量精度，对此实验进行改进，通过对实验改进前后的试验误差进行分析，来确定改进后的实验装置是否提高提高了“落球法液体粘滞系数测定仪”实验的测量精度，从而，得到一套新的精度更高的“落球法液体粘滞系数测定仪”实验装置。
(2)通过对小球下落过程的录像分析，从而代替秒表计时测得小球收尾速度，提高试验精度，更为直观的观测到小球下落速度的变化情况。
(3)通过在“落球法液体粘滞系数测定仪”实验改进过程中，提出一些关于“落球法液体粘滞系数测定仪”实验改进的的思路和方法，从而，为以后“落球法液体粘滞系数测定仪”实验的改进提供一些建议。
1.3 “落球法液体粘滞系数测定仪”实验研究的现状及趋势
1993年，麻福厚的双球升降法调节简便，测量前经准确地调节，总可保证小球沿液柱的中心轴线运动。就测量方法而言，“双球升降发”属比较法。液体的粘滞阻力与砝码的重力进行比较，从而提高了测量的准确度。通过悬丝将速度信息由液内提取到液外进行观测。对此，只要在悬丝的适当位置作一标记即可实现。这有助于测量不透明或透明度低的液体并减少了视察。它也为实现光控测速提供了方便[3]。
上一篇：典型生物质燃烧特性研究+文献综述