Python在液体粘滞系数测量与分析中的应用

粘滞系数是描述流体相邻流层间摩擦力大小的物理量，液体的粘滞性系数是判断液体物理性质的重要依据，因此液体粘滞性系数的精确测量具有重要的意义。基于计算机软件进行数值模拟计算在大学物理实验中占重要地位，它既可以对极端、苛刻的实验环境进行虚拟仿真，也可以对没有解析解存在的物理问题进行数值求解.Python作为一种面向对象、语法简洁、扩展性极强的解释型脚本语言，以其开源与免费的优势，兼具丰富和强大的第三方库，例如Numpy、Matplotlib、Scipy等，非常适用于科学计算、数值模拟等工作。基于python从理论上研究了落球法测量流体粘滞系数实验中，小球的运动对流体种类(即粘滞系数)、小球半径以及温度的依赖关系。     

粘滞系数测定中的一种不当的数据处理方法

粘滞系数测定中的一种不当的数据处理方法武汉工学院王德新有的物理实验教材中，“粘滞系数测定”实验是用不同直径的小球进行测量，并由测量结果求平均．这种实验方法常会带来数据处理上的问题．例如，在文献「１］中列有关于液体粘滞系数测定的数据表格，现将其中小球直...     

雨滴的终极速度与沙里淘金

 2003年普通高等学校招生全国统一考试物理新课程卷第15题是求雨滴在无风情况下终极速度的计算题,该题不仅物理情景新颖,而且还给出了中学阶段没有学习的新公式(球形雨滴缓慢匀速平动时所受到的阻力f=krv),有利于考查考生提取、运用有用信息的分析综合能力和知识的迁移能力。本文就谈一谈雨滴的终极速度及其应用---沙里淘金。一、物体在粘滞流体中运动受到的阻力粘滞阻力物体在粘滞性流体中运动时,由于物体表面附着一层流体,这层流体被物体带走,从而造成物体表面附近的流体有一定的速度梯度,流层之间有内摩擦力,因而物体也受到内摩擦阻力的作用,这种由流体的粘滞性直接引起的阻力叫做粘滞阻力。     

粘滞系数测定中的一种不当的数据处理方法

有的物理实验教材中，“粘滞系数测定”实验是用不同直径的小球进行测量，并由测量结果求平均．这种实验方法常会带来数据处理上的问题．例如，在文献[1]中列有关于液体粘滞系数测定的数据表格，现将其中小球直径测量数据表摘录如下：     

用泊肖叶公式测液体粘滞系数条件的说明

作为测定液体粘滞系数的方法之一,用泊肖叶公式测液体的粘滞系数。目前几乎所有的高校都开设这一实验。翻阅手头上能得到的各校实验教材,可以看出对实验时应满足的条件,要么不予交待,要么交待得不全。下面对这个问题作一扼要说明。不言而喻,泊肖叶公式适用于稳定的层流情况。因此,它要求实验时所测流体在管中的流动必需是稳定的层流。我们知道,流体在管中的流动是层流还是紊流,可用雷诺数 R 的大小进行判断。通常认为,R<1000流体在管中的流动为层流;R>2000时为紊流;R 界于1000—2000     

用数字毫秒计做转筒式粘度计的读数装置

在物理实验中常用的转筒式粘度计的构造如图1所示。在外筒Y与内筒N之间注入待测其粘滞系数的液体。内筒的上端与小镜A及悬丝C连接;悬丝的上端固定在支架上。当外筒在电机(图中未画出)带动下做匀速转动时,筒内的液体(由于其粘滞性)将带动内筒一同转动。由于悬丝的反抗力矩,内筒旋转一定角度θ后,达到平衡位置。小镜的偏转角θ与该液体的粘滞系数η之间有如下关系:     

密立根实验所用油滴粘滞系数对电子电量测量精确度影响规律的研究

本实验选取三种不同粘滞系数的油滴对密立根实验中影响电子电量测量精确度的物理因素、规律及其机制进行了研究.发现测量相对误差及其分布范围随油滴粘滞系数的增加而减少,随油滴下落时间的增加而增加.前者归因于油滴粘滞系数大,造成油滴体积、表面积、摩擦力增大,从而带电量大;后者归因于布朗运动对油滴下落时间测量产生的误差.     

液体粘滞系数与温度关系实验及曲线拟合

本文介绍一种可以调节温度,且恒温较好的落球法测量液体粘滞系数的装置,用此装置可以较精确地测量不同温度时液体的粘滞系数值。由实验测量得出的粘滞系数与温度的关系,将通过三种基本函数回归分析,计算出衡量各回归曲线回归程度好坏的标准差,从而判定哪一函数最适合液体粘滞系数随温度变化的实际规律。本文还用离散的实验数据点代入N次多项式,用最小二乘法确定其系数,从而求得待测液体粘滞系数与温度关系的曲线方程.此例提供了一种如何用统计手段确定待测数据特性的方法。     

用数码照相法研究落球法测量液体的粘滞系数实验

本文用数码照相法研究落球法测量液体的粘滞系数实验,用截图软件对照片进行下落距离的测量．分析了数码相机作为时间测量仪器的使用,以及实验结果所能达到的测量精度．     

测液体粘滞系数的一种新方法

一、前言目前,在高校普物实验中,测液体粘滞系数实验一般来讲是必做的,测量方法也有多种。本文介绍用阿特武德机测液体的粘滞系数,实际上,这是落球法的推广。该法原理清楚,实验装置较为简单,并可用最小二乘法进行数据处理,有利于拓宽学生的视     

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.     

用落球法测液体粘滞系数中二个问题的商榷

本刊1984年第5期上刊载的“在不同温度下用激光测定液体的粘滞系数”(以下对该文简称为“测定”),文中有二个问题值得商榷. 1.测量条件 用落球法测液体的粘滞系数的依据是斯托克斯定律.我们知道,斯托克斯定律仅适用于雷诺数很小的流动状态[1].这里所说的很小,究竟等于多少才算很小呢?一般来说,靠实验确定.“根据许多实验已经确定,对于小于会的雷诺数,斯托克斯公式可以被认为是适用的”[2]“严格的区分应以Re<0.2为界”[3]。 不难看出,“测定”所采用的实验装置,并不满足上面所说的条件.按照“测定”一文所用小球半径 球的密度: 待测波为水,…     

基于Matlab和VR场景的液体粘滞系数演示实验的制作与仿真

针对在＂落球法测量液体粘滞系数＂的实验中,小球在液体中开始匀速运动的时间和位置很难判定,我们使用Matlab/Simulink仿真软件的虚拟现实（VR）工具箱制作了＂落球法测量液体粘滞系数＂的演示实验,对蓖麻油中小球的运动规律进行了动态的仿真,并将仿真结果与真实的实验结果进行了比较和分析,这将有助于提高学生对实验结论的认识和理解。     

沉降法测定液体粘滞系数实验的改进

应用斯托克斯定律,采用沉降法测定液体的粘滞系数,通常的方法是采用水银小珠,在粘滞系数较大的液体——甘油、蓖麻油或煤油中匀速沉降。采用这种方法有以下的问题: (1) 甘油、蓖麻油等的纯度、密度难于测定,它们的粘滞系数受温度影响极大,在不同温度下的粘滞系数亦无表可查,很难确定它们的标准值。因此,无法进行实验误差的计算, (2) 若组数一多,甘油、蓖麻油的耗费大,若用煤油,则有异味,清洁工作也有困难; (3) 水银有毒,水银小珠回收有困难。     

落球法测液体粘滞系数实验的理论分析

分析了斯托克斯定律及其修正项的适用范围,讨论了落球法测液体粘滞系数实验中液体粘滞系数和落球直径对雷诺数的影响,从理论上给出了实验中落球进入液体后匀速运动的判据.     

泊肃叶公式在非水平管中的形式及其在粘滞系数测定中的应用

通常的泊肃叶公式仅适用于水平均匀圆管的情况,而本文原试图讨论泊肃叶公式在非水平均匀圆管中的表现形式。讨论仅限于粘滞液体在均匀圆管中作层流的情形。对于粘滞性较大的流体,在管径较小的管子中作低速流动时,一般就产生层流。 一、流速的分布公式 粘滞液体在均匀圆管中作层流时,其速度ν的分布如图1所示。 这里将从液体流动时的功能关系,推导出液体速度的分布公式。 如图2所示,设想在均匀圆管中隔离出一圆筒状薄层,其厚度为 dr,半径为r。现考虑这薄层中长度为乙7的一段短圆筒状液体(以下简称短圆筒)的流动情况。 .在流动中,内部液体作用…     

Couette型液体粘滞系数测量公式修正

Searle型系统测量液体粘滞系数文献研究较多,而Couette型液体粘滞系数测量系统研究很少且已有的文献描述错误或者不完善。利用流体力学和粘性流体力学基本理论,结合Searle型内筒旋转式测量液体粘滞系数的研究方法,得到Couette型液体粘滞系数测量系统测量液体粘滞系数表达式,并通过实验测量25℃下蓖麻油的粘滞系数。结果表明:不同尺寸圆筒得到的粘滞系数分别为0.614、0.621、0.625、0.618,误差分别为1%,0.2%,0.8%,0.3%。     

用气体法验证伯努利方程

一、引言 对于无粘性不可压缩流体伯努利(Benroulli)式的验证,通常以液体(水)为流体介质进行实验(以下简称液体法),而液体法要求具备恒压稳流的水源,同时必须使用水银压强计.为了在缺乏水源条件的情况下也能进行实验,同时考虑不使用水银压强计,以免水银的污染,我们研究成功了用气体法验证不可压缩流体伯努利方程式,并已应用于实验课教学(我系八二年级学生分组实验),效果良好.本文着重对气体法的理论进行分析探讨,同时具体介绍其实验装置、验证原理和实验结果.二、理论探讨 伯努利(Bernoulli)方程式为:(1)式中只P、v、Z分别表示流线某点处…     

磁场对磁性液体粘度的影响

采用落体法对磁场作用下的异丁醇和正戊醇液体的粘滞系数进行测量,得到异丁醇和正戊醇液体的粘滞系数与磁感应强度之间的数值关系。结果表明:当磁感应强度增大到6.78mT时,异丁醇液体的粘滞系数变小;磁场对正戊醇液体的粘滞系数的影响非常小,其粘滞系数随磁感应强度的变化不明显。     

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。