实验2 落球法测定液体粘滞系数(53

实验二

落球法测定液体粘滞系数

实际液体流动时，

平行于流动方向的各层流体速度不同，

于是各层之间就产生了与接触

面平行的切向力，称为内摩擦力，又称粘滞力。它的大小与速度梯度和接触面积成正比，比

例系数



称为粘滞系数，它表征液体粘滞性的强弱。测定



的方法有多种，常用的有落球法

或落针法、毛细管法、旋转法等。在变温条件下，还必须考虑液体的密度随温度的改变及对

液体粘滞系数的影响。

在这里介绍用落球法测定液体粘滞系数的方法和用落针法研究液体粘

滞系数随温度变化的特性。

【实验目的】

1

．

通过测量小球在液体中下落的运动状态来求测定液体的粘滞系数；

2

．

用雷诺数对斯托克斯公式进行修正。

【实验仪器】

玻璃圆筒，数字天平，秒表，螺旋测微计，游标卡尺，温度计，比重计，小钢球

(

大小

各

10

个

)

，镊子，待测液体

(

蓖麻油

)

。

【实验原理】

斯托克斯公式

半径为

r

的光滑圆球，以速度

v

在均匀的无限宽阔的液体中运

动，

当速度很小，

球也很小时，

在液体中不产生涡旋。

在这种情况下，

它所受到的粘滞阻力为

vr

F





6



                (1-1) 

式

(1-1)

称为斯托克斯公式。力

F

实际上并非小球表面与液体之间的

摩擦力，

而是附着小球表面随小球—起运动的—层液体与周围液体之

间的内摩擦力。



即为液体的粘滞系数。在

CGS

制中，



的单位是

P

，

称为泊。

-2

1

1

dy

cm

S

P







。在

SI

制中，



的单位是

Pa

S



或

2

N

S

m







，

1

Pa

S

10P





。

1

．

液体粘滞系数的经验公式

实验中，小球在密度为

0



的液体中下落时，作用在小球上的力

图

1-1 

有三个：

重力、

浮力和粘滞阻力，

这三个力在同—直线上，

重力向下，

浮力和粘滞阻力向上。

小球开始下落时，速度尚小，阻力不大，小球加速下落。随着速度的增加，小球所受粘滞阻

力逐渐增大，当速度达到一定数值时，这三个力之和等于零，如图

1-1

所示，

此后，小球将匀速下降，即