粘滞液体中落球运动的实验研究

一、引言对于粘滞液体中小球的自由下落运动,一般理论分析认为,小球进入液体之后最初一段做加速运动,经过一段路程l_0后呈现匀速运动。该匀速运动的速度(即收尾速度)v_0可由下式表述 v_0=2/9 (ρ-ρ′)/η gr~2 式中ρ——球体密度;ρ′——粘滞液体密度;r——小球半径;g——重力加速度;η——粘滞液体的粘滞系数。其中从液面至小球开始做匀速运动这段距离l_0是人们极为关注的。然而,粘滞液体中落球运动的整体规律,从液面至进入匀速段的距离l_0的确定,底     

落球法测液体黏度的深入研究

利用流体力学的知识对小球下落计时起点的确定进行理论推导, 并给出了达到终极速度之前小球运动 的距离与速度之间的函数关系, 以及不同半径的小球达到终极速度时其半径与下落距离的关系     

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析张兆钧（西安交通大学物理系７１００４９）测量液体的粘滞系数有多种方法，落球法是其中一种．它适用于粘度较大，有一定透明度的液体，这种方法需要测量小球在盛有液体的圆管内匀速铅直下落时的速度．由于小球在下落运动时，受到...     

对落球法测液体粘度的研讨

本文通过理论计算，证明了用落球法测液体粘度时，小球落入液体实验效果最佳的速度。并给出了具体操作方法。     

测量η实验中对小球和液体选择的理论分析

本文导出了小球在液体中下落的运动方程，并从理论上指出了测量粘滞系数实验中应怎样选取小球和液体以提高η的测量精度．     

雨滴下落的收尾速度

讨论了雨滴在下落过程中的收尾速度     

利用Tracker视频分析软件测量液体黏度

在落球法测量液体黏度中利用Tracker视频分析软件捕捉分析小球下落轨迹,减小了实验中诸多不确定因素带来的测量误差,使数据处理更为直观、准确.结果表明此方法能准确测量小球的收尾速度,而且可以对现有实验内容进行扩展.     

落球法测定液体粘滞系数的研究

根据落球法测定液体粘滞系数的原理,当重力、浮力和阻力三力达到平衡时,小球匀速下落。对于不同的液体,小球达到匀速的时间和下落的距离并不相等,如果小球未达到匀速就开始计时,测量结果误差将会很大。如果液体粘滞系数太小,斯托克斯公式就不成立了,需要做一个修正。本文就这两个问题进行了讨论,分析出落球法测定液体粘滞系数的适用范围。     

测量η实验中对小球和液体选择的理论分析

本文导出了小球在液体中下落的运动方程，并从理论上指出了测量粘滞系数实验中应怎样选取小球和液体以提高η的测量精度。     

滚动小球的线速度

目的让水平运动的实心小球和气轨滑块做非弹性碰撞来测量小球水平运动的速度,并由测量出的小球速度来确定当小球从斜面滚下时,百分之几的势能用来旋转小球,百分之几的势能转变成小球的线速度。     

用磁铁释放拾取钢球的液体黏度测量仪

研制了一种液体度测量仪.用锥形磁铁吸持和释放钢球使钢球沿量筒中心轴线下落,用磁棒拾取钢球使钢球免清洗重复使用,采用专门设计的量筒盛待测液体.分析了收尾速度计时起点的位置,并用MATLAB计算讨论.实验结果表明,该测量仪测量准确,不产生油污,操作简单方便.     

测量液体粘度实验的改进

在落球法测液体粘度的基础上，利用阿特武德机控制小球的运动速度和方向，从而突破了原落球法测液体粘度的局限性，且丰富了该实验的物理思想和内容，并作为一个综合性、设计性实验应用于教学之中。     

滑动椭球凹面约束下的物体运动解析

本文首先分析导出光滑平面上能自由滑动的静止旋转椭球凹面理想约束下静释放小球的运动轨迹，然后求出静释放小球（可视为质点）的运动速度表达式和加速度表达式，最后用Excel取特定数值作出了小球的速度和加速度与x的函数图像，可直观反映小球的速度和加速度变化的规律。     

分离结晶过程中熔体热毛细对流的转变

为了了解微重力条件下新型分离结晶生长过程中熔体热毛细对流的基本特征,利用有限差分法进行了数值模拟,熔体深径比A取1和2,自由界面无因次宽度B分别取0.05、0.075和0.1.当熔体上表面为自由表面时,得到了分离结晶Bridgman生长过程中熔体热毛细对流的流函数和温度分布.计算结果表明:当Ma数较小时,在上下两个自由表面的表面张力的驱动下,熔体内部产生了两个流动方向相反的流胞,流动为稳态流动,随着Ma数的增加,上下自由表面速度增大,温度分布的非线性增加;当Ma数超过某一临界值后,流动将转化为非稳态流动;与熔体上表面为固壁时相比,A=1时的临界Ma数减小,而A=2时的临界Ma数增大;流动失稳的物理机制是流速的变化和阻力的变化之间存在滞后.     

水平螺旋槽管壁面升膜形成机理的研究

对驱动升膜形成的润湿力进行分析,建立单组分流体的数学模型,得出壁面液膜蒸发时的速度和厚度分布。基于此得到蒸发过程中水平螺旋槽管管外壁升膜的形成机理和流动特性,并给出液膜润湿整个管壁面的临界条件。     

石英玻璃球撞击刚性壁的破碎过程

利用高速枪对石英玻璃球撞击刚性靶板进行了实验研究,分析了不同速度下球体的破碎过程和失效模式。当冲击速度低于临界破坏速度时,石英玻璃球以略低于原速从靶板回弹;当超过临界破坏速度时,球体呈现“压缩破碎区-表面剥落区-剪切破坏区”的破坏结构;进一步提高碰撞速度,剪切破坏区的扩展导致球体碎裂为若干“月牙状”的碎块;更高撞击速度下,石英玻璃球发生坍塌式破碎,在远离撞击端处产生层裂现象。利用离散元软件对球体的撞击破坏过程进行了模拟研究,球体在高速碰撞下的破碎可以分为弹性压缩、整体破碎和二次撞击3个阶段。球体碎裂前Hertz接触理论可以较好描述其撞击力,而破碎后的撞击力由于碎裂卸载远小于理论值,且偏差随冲击速度逐渐增加。     

声速测量及声波干涉演示仪器的研制

本介绍了声波干涉、反射的两种物理演示仪器的研制,一种是通过调节波导管中液面的高度形成驻波,实现对声速的测量;另一种是由一个信号发生器驱动两个扬声器,这两个相干的声源在自由空间中形成强弱变化的声波干涉。本分别介绍了这两种装置的原理、制作及使用效果。     

Motion of grains down a bumpy surface

We summarize in this article an extensive experimental and theoretical effort carried out to understand the behavior of a single ball when rolling down a bumpy surface. This may appear to be a simple problem but in fact is one that displays a rich variety of different behaviors which allow us to understand better dissipative systems such as granular media. Studies performed previously have shown that the motion of the single ball on the rough surface can be characterized by three different dynamic regimes according to the different values of the two control parameters, the inclination angle theta and the ratio Phi=R/r, where R is the radius of the rolling ball and r the radius of the glass beads which make up the rough surface. The three regimes are a decelerated regime A, a stationary regime B, characterized by a constant average velocity and a jumping regime C. This result was found to be independent of the composition of the rolling ball and the rough surface. It has been demonstrated that regime B is characterized by a viscous-like friction force that appears for specific parameter values. This friction force can be explained by a model whose central ingredient is the geometry of the surface. The trajectory of the ball in regime B can be pictured as a driven random walk motion where the fluctuations of the local velocities are due to collisions of the moving sphere and the surface grains. A detailed analysis of diffusive properties of the motion is discussed. (c) 1999 American Institute of Physics.     

对一道典型力学问题的思考

分析了用悬线将一重球悬挂于天花板下,然后拉重球下方的另一悬线,此后两根悬线谁先断裂这一典型力学问题.结果表明,当拉动悬线的速度v小于某一临界速度Vc时,球上方悬线先断裂;当v>Vc时,则情况较为复杂,具体是上方悬线断裂还是下方悬线断裂取决于悬线能承受的极限张力Fm;当v>>Vc时,选取具有合适的Fm值的悬线,可使得球下方的悬线先断裂.