基于智能手机测量液体黏滞系数的方法研究

基于阻尼振动的原理,利用智能手机测量弹簧振子的加速度,通过阻尼振动的动力学方程计算出金属球做阻尼振动时液体的阻尼系数和黏滞系数,并将黏滞系数测量值与理论值进行比较,相对误差为0.39%,进一步论证了本实验方案的可行性。与传统方案相比,基于智能手机的液体黏滞系数测量方法操作简单且趣味性强,同时降低了传统实验方法的仪器成本,对物理实验的线上教学具有一定的参考意义。     

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。     

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...     

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。     

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     

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。     

初速度对测定黏滞系数的影响

利用斯托克斯公式对小球从不同高度h下落进入液体中的初速度v0与达到匀速运动时的平衡时间t0和运动距离s0的关系进行了详细的推导，给出了不同高度h下的平衡时间t0和运动距离s0的公式和曲线．     

磁场中夸克物质的黏滞系数

研究了磁场中夸克非轻子弱作用过程的反应率和黏滞系数. 改进了在弱磁场情况下的近似计算方法, 给出了非轻子过程的反应率与夸克物质的体黏滞系数的表达式, 显示出在弱磁场情况下, 黏滞系数的温度依赖关系与零磁场情况下一致, 但黏滞系数的大小依赖磁场的强度.     

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.     

奇异物质体黏滞系数的计算和奇异星振动的阻尼

利用与奇异夸克质量相关的非轻子弱过程u+s←→d+u的反应速率, 在考虑了夸克之间的相互作用并做了热力学自恰处理后, 重新推导、计算了奇异夸克物质的体黏滞系数. 由于热力学自恰的需要引入一项压力附加项, 使得奇异星的体黏滞系数比前人计算的有了很大的增加. 通过计算振动衰减时间我们发现, 虽然体黏滞系数增大了很多, 但以前对于奇异星观测的结论仍然成立.     

落球法测量液体黏度系数的创新

为了解决传统落球法依赖修正系数的弊端,采取了利用线性外推来满足无限广延条件的测量方法.将原来由一根直径固定的单管组成的下落装置,变成了由三个不同直径的单管组合而成,这一改动同时解决了传统多管法需要重复多次相同实验步骤耗时烦琐的问题.并且通过实验验证表明,创新后实验仪器能够在规避修正系数的同时,到达实验所需测量精度.     

利用强迫振动扭摆方法测量液体粘滞系数的原理

研究了利用强迫振动扭摆方法测量液体粘滞系数的原理-由标准滞弹性体的Voigt型三参数模型确定了测量系统的基本参量,从而证明了利用强迫振动扭摆测量液体粘滞系数的四参数模型的正确性- 关键词：     

物理学家江仁寿对金属液体黏滞性和表面张力的贡献

采用文献分析法,研究物理学家江仁寿在金属液体黏滞性和表面张力方面做出的贡献.结论认为:江仁寿从19世纪30年代开始致力于液体黏滞性的研究,改进并发展了亥姆霍兹设计的双线悬挂旋转球法,利用改进的惯性棒双线悬挂球实验装置,测定了水的黏度、液态碱金属钠、钾的黏度以及钠钾合金的黏度,测得的精确数据得到国际公认并被长期沿用.江仁寿后期将研究范围拓展到液态金属表面张力方面,为中国近代流体物理学的发展做出了重要的贡献.     

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。     

利用表面波测量液体的表面张力系数

本文利用表面张力在液面上产生毛细波的现象，设计了一种原理上的比较新颖，操作上简单，相对误差为０．２％，可与公认的毛细上升法相比的测量方法。     

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.     

利用智能手机磁传感器研究磁阻尼摆运动

基于Phyphox手机App,将圆柱形钕铁硼磁铁构成的单摆放在黄铜或铝板表面不同距离摆动,利用智能手机磁传感器研究磁阻尼摆运动。结果表明,相同距离下,黄铜和铝板阻尼系数基本与电导率成正比。对于铝板,磁阻尼摆离开板距离从50mm减小到18mm时,阻尼系数从1.139×10^-2s^-1增加到1.114×10^-1s^-1,随距离的变化可以用指数函数来拟合。当距离减小到2.5mm时,观察到临界阻尼现象。当磁阻尼摆离开铝板表面距离为18mm,铝板厚度从1.001mm增加到5.615mm时,磁阻尼系数从9.378×10^-2s^-1增加到1.967×10^-1s^-1。实验结果与基于磁偶极子的理论模型基本一致。本文所搭建的磁阻尼摆实验装置结构简单,研究内容丰富,特别是能定量地研究磁阻尼现象,可以作为居家物理实验开设。     

利用自制装备测量液体表面张力系数

文章利用自制装备采用液膜气泡法在14℃条件下对肥皂液表面张力系数进行测量。利用实验室的装备采用拉脱法进行测量,证明自制装备可以较为准确的测出表面张力系数。