落球法測量液體粘滯系數(shù)張進張學(xué)庭吳穎駿（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶，400074）摘要掌握用落球法測液體的粘滯系數(shù)的原理和方法，掌握熟悉斯托克定律。關(guān)鍵字落球法激光光電計時儀粘滯系數(shù)斯托克定律1實驗?zāi)康?1掌握用落球法測液體的粘滯系數(shù)的原理和方法12熟悉斯托克定律2儀器裝置落球法粘滯系數(shù)測定儀小鋼球待測液體千分尺激光光電計時儀液體粘滯系數(shù)實驗儀如圖1所示。3實驗原理31當金屬小球在粘性液體中下落時，它受到三個鉛直方向的力小球的重力MG（M為小球質(zhì)量）；液體作用于小球的浮力（是小球體積，是液體密度）和GV粘滯阻力（其方向與小球運動方向相反）、如果液體無限深廣，在小球下落速度較小FV情況下，有（1）RV6上式稱為斯托克斯公式，其中是小球的半徑；稱為液體的粘度，其單位是。RSPA小球開始下落時，由于速度尚小，所以阻力也不大；但隨著下落速度的增大，阻力也隨之增大、最后，三個力達到平衡，即VRGVM6于是，小球作勻速直線運動，由上式可得VRGV6令小球的直徑為，并用，代入上式得D3DMTL2DR（2）LG182激光器1接收器1接收器2激光器2量筒鋼球圖1圖1液體粘滯系數(shù)實驗儀DHL1L2范圖2其中為小球材料的密度，為小球勻速下落的距離，為小球下落距離所用的時間。LTL32實驗時，待測液體必須盛于容器中（如圖2所示），故不能滿足無限深廣的條件，實驗證明，若小球沿筒的中心軸線下降，式（2）須做如下改動方能符合實際情況3211846GDTDLDH其中為容器內(nèi)徑，為液柱高度。DH4實驗步驟41調(diào)整粘滯系數(shù)測定儀及實驗裝備411調(diào)整底盤水平調(diào)節(jié)底盤旋紐，使底盤基本水平；412將實驗裝置上的上、下兩個激光器接通電源，連接方法如圖3所示，并可看見其發(fā)出紅光；413將盛有被測液體的量筒放置到實驗裝置底盤中央，并在實驗中保持在儀器橫梁中間部位放置小磁鋼及重錘部件，調(diào)節(jié)上、下兩個激光器及接收器，使紅色激光束平行地對準重錘線后收回小磁鋼及重錘部件；414在實驗裝置上放置導(dǎo)球管、小球用乙醚；酒精混合液清洗干凈，并用濾紙吸干殘液，備用；415將小球放入導(dǎo)球管，下落過程中，觀察其是否能阻擋光線并計數(shù)，若不能重復(fù)步驟3；42用數(shù)字溫度計測量油溫，在全部小球下落完后再測量一次油溫，取平均值作為實際油溫；圖3實驗裝置圖43用天平測量1020顆小鋼球的質(zhì)量，用千分尺測其體積，計算小M鋼球的密度、用游標卡尺測量筒的內(nèi)徑，用米尺測量油柱深度；DH44小球勻速運動速度的測量441用千分尺測量小球直徑D；442插接好光電接收器插頭，使激光器紅色激光束正好射在光電接收器的接收小孔中，并依次遮光檢查其工作狀況，使其能準確計時；443按功能鍵選擇適當?shù)牧砍?，按?fù)位鍵清零、將小球放入導(dǎo)球管，當小球落下，阻擋上面的紅色激光束時，光線受阻，此時手動按計時器的啟動開關(guān)開始計時，到小球下落到阻擋下面的紅色激光束時，再次按下計時器的啟動開關(guān)計時停止，讀出下落時間，重復(fù)測量6次以上，求平均值；444測量上、下二個激光束之間的距離,移開量筒,將米尺置于上、下二個激光束之間，測出上、下二個激光束之間的距離L；445計算下落小球勻速運動速度V；45計算液體的粘度；46將測量結(jié)果與公認值進行比較20時甘油的粘度為1499105PA。5使用注意事項51小鋼珠直徑可用讀數(shù)顯微鏡讀出，也可以用千分尺測量，但千分尺必須正確使用，防止將鋼珠（直徑2MM）壓扁，而引起誤差；52測量液體溫度時，須用精確度較高的溫度計；53激光束不能直射人的眼睛，以免損傷眼睛；54小球取出后,須用衛(wèi)生紙搽干待用；55實驗時應(yīng)保持小球?qū)Ч艿母蓛?以免粘住小球難以下落。6實驗數(shù)據(jù)表小球半徑D/MM時間T/S全程距離S/CM全程速度V/1SC量筒內(nèi)徑D/MM甘油密度/KG/M3小球密度/KG/M3量筒直徑/CM油溫/油柱深度/CMH考慮到實驗并不是在無限深廣的