利用智能手机磁力计测量液体黏滞系数

利用智能手机搭建了一套可视化的简谐振动系统,通过小球在液体中欠阻尼振动的振幅衰减,测量液体的黏滞系数.实验使用手机Phyphox软件中的磁力计传感器,将小球欠阻尼振动振幅的测量转化为磁感应强度大小的测量,并通过Origin软件对采集的数据进行非线性拟合,得到液体阻尼因数,求出液体的黏滞系数.     

高速相机及智能手机在液体黏滞系数测量上的应用

液体黏滞性的测量非常重要,目前最常用的落球法是通过激光发射探头测量小球匀速下落过程中的速度,进而计算黏滞系数.然而,实际操作过程中,激光器的调节往往很困难,而且容易出现小球下落过程中难以穿过激光的现象,导致实验成功率低.本文通过实验研究智能手机及高速相机在落球法测黏滞系数中的应用,对比常规方法与智能手机或高速相机的测试...     

升球法测量液体黏滞系数

设计制作了一种升球法测量液体黏滞系数的装置。通过砝码拉动待测液体中的小球上升,使用CCD摄像头识别下落砝码从而得到砝码位置与时间的数据,再对数据进行拟合得出液体的黏滞系数。用该方法对蓖麻油进行了测量,结果表明,测得的黏滞系数与蓖麻油黏滞系数标准值的相对偏差为4%,说明该方法测量精度较高。与传统落球法相比,该方法可用于测量非透明、黏滞系数较低的液体。     

利用降膜流动测量液体黏滞系数

利用降膜流动设计并搭建了测量液体黏滞系数的实验装置，根据不可压缩液体N-S方程，结合边界条件建模。采取测量液膜表面速度的方法计算液膜厚度。测量了蓖麻油不同流量下的黏滞系数，倾斜板在不同倾角下，黏滞系数测量相对准确的流量区间基本相同，相对误差在8%以下。分析了装置的适用条件和误差来源。并用全内反射法进行了液膜厚度对比验证。该研究丰富了测量液体黏滞系数的教学内容和方法，有助于学生掌握流体力学相关知识，提高综合设计能力。     

落球法测量液体黏滞系数的实验探究

黏滞系数是描述液体内摩擦性质的一个重要物理量,在工业、农业以及医学方面有着重要的应用。在黏滞系数的诸多测量方法中,传统的落球法现象直观,被广泛应用于大学物理实验。然而,目前落球法常用的秒表计时或光电门计时都会代来很大的不确定度。对此,我们提出了全新的测量理念——低速摄影法。与传统光电法以及CCD法不同,我们放慢视角,设置较长的曝光时间,用每张图片记录下小球“单位时间”下落轨迹。基于轨迹长度以及曝光时间等参数,可以直接算得小球匀速下落速度,进而求得黏滞系数,具有响应快、精度高、装置简的优势。进一步的,基于低速摄影法,实验观测到高速下落的小球受涡流、压阻作用而旋转、偏离竖直线的现象,并结合数据与模型探讨了其对结果的影响。分析表明,落球法测量黏滞系数实验中可通过小球密度和半径的调节来控制落球速度,有效避免涡旋和压阻带来的误差。     

利用欠阻尼振动测液体粘滞系数实验研究

实验通过分别测量无阻尼振动和受到阻尼振动时系统的实时受力,用Origin软件对实验数据进行非线性拟合,将两种情况下的角频率进行对比,得到了液体的阻尼系数,并给出了液体的粘滞系数。     

用单摆测量液体粘滞系数的实验设计与讨论

基于单摆的阻尼振动设计了一种新颖的方案来测量液体粘滞系数,对实验原理与实验过程进行了详细阐述,以空气、水和菜籽油作为被测对象进行了实验,测出常温下空气、水和菜籽油的粘滞系数分别为8.78×10^-4Pa·s、2.30×10^-2Pa·s和1.06×10^-1Pa·s.该方案既可解决“落球法”测液体粘滞系数实验的不足,也可以生动直观地显示液体的粘滞阻力对小球运动的影响,加深学生对物理概念与规律的理解,培养学生的创新意识与能力.     

黏滞法估算液体的活化能

液体分子要在液体中作一定程度的偏移,需要克服一个高度为W的势垒,这个势垒就是该液体的活化能,活化能是表征液体本身固有性质的一个物理量,它对液体诸多特性参数都有决定性的作用,本文提出一个估算液体活化能的实验方法--黏滞法,其理论依据是液体的黏滞系数n正比于TekT/W[1],通过实验分别测出几个不同温度下液体的黏滞系数反过来即可估算其活化能.     

黏滞液体表面张力系数的悬滴法测量

开展了悬滴法测量黏滞液体表面张力的实验技术探究。通过微量进样控制技术，结合动态过程的连续图像采集方法，获得了不同液体量时的液滴形态变化。利用液滴表面张力与重力平衡时的临界状态图像，计算得到硅油的表面张力系数。与标准值相比较，测量数据的相对误差为4%左右。     

l〉〉d的圆柱体在黏性液体中的下落的探究

探究l〉〉d的圆柱体在黏滞系数为η的液体中运动时,黏滞阻力与其速度、几何线度的关系,验证理论公式;试图通过上述关系寻求测液体黏滞系数的新方法;对比落球法和＂落圆柱法＂测黏滞系数的优劣,分析原因。     

低黏度透明液体黏滞系数测量实验的研究

研究小球在低黏度透明黏性液体中以初速度为零状态下落的加速运动过程, 通过分析小球在加速下 落过程中下落速度与对应时间的关系而得到液体的黏滞系数值. 新方法改进了原变速落球法研究拟合小球下落位 移与对应时间得到黏滞系数的实验方法. 实验结果表明, 新方法提高了实验的稳定性和拟合的准确度     

小球垂直速度对测量透明液体黏度影响的研究

在匀速落球法测液体黏度的实验中,研究小球以较大的垂直速度进入待测液体时对测定透明液体的黏滞系数的影响。     

基于自发瑞利-布里渊散射的氮气体黏滞系数的测量

体黏滞系数是从微观角度认识气体分子黏滞性的重要参数,传统的兆赫兹声频范围的声波吸收方法无法直接应用于声波弛豫效应在千兆赫兹范围的高频领域,而瑞利-布里渊散射则能实现对声波弛豫效应在千兆赫兹的气体体黏滞系数的测量.本文测量了532 nm激光激发的常温下压强分别为1-9 bar的氮气的自发瑞利-布里渊散射光谱,利用已知温度和压强的理论模型对测量光谱进行了比较,获得了准确的散射角.利用该散射角并结合χ~2值最小原理反演得到不同压强(4—9 bar)下氮气的平均体黏滞系数为(1.46±0.14)×10~(-5)kg·m~(-1)·s~(-1),该结果与文献中利用自发瑞利-布里渊散射获得的结果和理论计算结果相近,但与相干瑞利-布里渊散射的测量结果相差明显.利用该平均体黏滞系数对氮气在不同压强下的温度进行了反演,得到各压强下的温度与实际温度的绝对误差小于2.50 K,反演温度的平均值与实际温度误差小于0.15 K,该结果证明了实验测量得到的氮气的体黏滞系数具有较高的准确性,同时也说明利用瑞利-布里渊散射反演气体参数具有较高的准确性和可靠性.     

近海混浊水的附加声衰减研究——实验测量值与考虑粒径分布的理论估算值的比较

对黏滞吸收的估算分析表明,悬浮物黏滞吸收受粒径影响显著。基于混响法,本文实验测量了泥沙含量0.2~2.0 kg/m³之间的混浊海水和玻璃珠混浊水的黏滞吸收,结果表明实验测量值与考虑粒径分布的理论估算值具有更好的一致性。在实验频段内,泥沙含量为1.0 kg/m³时,采用粒径分布的理论估算值与采用平均粒径的理论估算值相比,悬浮物的黏滞吸收每100 m相差2.3~2.6 dB。在近海混浊水声衰减的估算中,悬浮物的黏滞吸收必须考虑粒径分布。     

蓖麻油黏度随温度变化经验公式及验证

根据蓖麻油黏滞系数随温度变化的实验数据,利用Origin软件拟合法建立蓖麻油黏滞系数随温变化的关系式.同时对公式进行了验证,结果表明公式计算值与实验值高度吻合.     

基于孔口出流模型的实验研究及理论分析

基于孔口出流模型对底部有小孔的圆柱体容器中液体液面高度随时间的变化规律进行了实验研究,并通过计入液体表面张力引起的孔口收缩和流体黏滞力导致的能量损失对实验结果进行了理论分析,与实验结果一致.     

利用智能手机外设传感器可视化测量导热系数

基于传统导热系数的测量方法,将集成式温度传感器换为测温更加灵敏且能通过蓝牙与智能手机连接实现可视化测温的探针温度传感器,利用其配套软件导出实验数据至手机Excel并直接利用手机Excel拟合出“温度-时间”曲线,计算待测物体的导热系数.研究结果表明,与传统方法相比探针法测得的实验结果相对误差更小、不确定度也更小.利用智能手机外设传感器进行可视化测量,不仅可以扩充智能手机的物理测量范围,还可以发挥智能手机的计算功能,从而在一部手机上完成物理测量和数据处理的全过程,方便开展居家实验,为今后创新性实验研究开创新的思路.     

集成霍尔开关传感器测量非透明液体的黏度

针对落球法无法测量非透明液体的黏滞系数的问题,改进了实验中测量小球下落时间t的方法.该方法的测量电路由多片高灵敏度的集成开关式霍尔传感器、指示LED灯、与门逻辑芯片和计时器等顺序组成.电路板A和B上的信号分别驱动计时器开始和停止计时,最后计时器显示出磁性小球下落一定距离所用的时间t.该测量方法直观方便,并且具有比较高的测量精度.     

悬浮实验再讨论

读了贵刊2001年第6期和2002年第3期所发表的两篇关于悬浮实验的文章后,我对文中所叙的方法很感兴趣.分析两篇文章的共同之处都是巧妙运用黏滞系数较大的液体.利用这类液体中与运动速度有关的黏滞阻力,平衡重力和浮力的差值力,使上浮或下沉速度变慢来达到近似悬浮的目的,方法很好.但是,这种实验比较复杂,技术要求很高,不易操作.特别是课前准备时间长,实际应用很困难.     

用落球法测液体黏度的实验条件分析

从斯托克斯定律成立的条件入手,首先对斯托克斯公式修正项进行了理论探讨;二是分析了雷诺数修正项对黏滞阻力相对误差的影响;三是分析了落球直径、黏度对雷诺数的影响.最后得出用落球法测量液体黏度系数,要使测量误差控制在允许的误差范围内,就必须在实验中满足斯托克斯定律成立的5个条件.