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。     

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...     

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     

液体粘滞系数测量方法的改进

落球法是测量液体粘滞系数的最简单直接的方法，但小球的下落时间难以精确测定，本提出了用光电法来测定小球的下落时间，可以较大幅度地提高测量结果的精度。     

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...     

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.     

搭建激光网面改进液体黏度测量实验

落球法测定液体黏度实验中,由于实验钢珠直径较小,光电计时采用的激光光束较细,钢珠下落过程中难以通过激光光束触发计时而导致实验成功率低.为解决此问题,将盛液体的圆柱形容器改成方形容器,在方形容器的对面分别装有小平面镜,利用反射原理,激光光束在2面平面镜之间来回反射组成激光网平面,从而确保在沿方形容器中心轴附近下落的钢珠能...     

探究落球法测液体黏度实验中小球达匀速运动所需的时间

在落球法测液体黏度的实验中,用实验和理论分析分别对小球无初速度进入液体至达到匀速运动所用的时间进行了探究. 结果表明,这段时间是极短的,从而纠正了长期以来认为小球由静止下落后需经过一段时间后才能达到匀速运动的观点.     

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.     

对落球法液体粘滞系数测定仪定位架的改进

针对现有落球法液体粘滞系数测定仪存在的问题,对实验设备进行改进,通过电磁铁原理吸取小球,有效较少了实验操作过程中实验液体带来的污染以及外界对实验液体的污染,并且圆锥型电磁铁以及半圆形凹槽的设计精准的控制了小球的下落位置,最大可能的满足的实验原理对小球下落位置的要求,有效消除了传统仪器做实验时存在的诸多问题,保证了金属小球沿容器中心准确下落,有效提高实验操作准确性。     

用计算机辅助测量液体的粘滞系数

主要说明用自制光电门配合计算机辅助测量液体粘滞系数的原理和方法,当小球挡住光电门的光路时,会使光敏管产生一个电脉冲,可以利用计算机声卡配合audition软件捕捉这个脉冲,从而实现小球下落时间的测量,提高实验的精确度。     

落球法测液体黏度实验的改进

落球法测液体黏度的实验中,通过对实验仪器进行设计与改进,消除小球进入液体的水平速度,并采用录像和Vegas等软件进行测量分析小球下落速度,从而减少实验系统误差,提高了液体粘滞系数测量精确度。     

利用Scratch软件实现落球法测量液体粘滞系数实验的仿真

利用Scratch软件实现了对"落球法测量液体粘滞系数"实验的演示与仿真,对实验中小球从静止下落过渡到匀速运动状态这一较复杂的微小变化过程进行了完整演示,同时给出了小球运动速度、位移随时间变化的图像,加深了学生对实验内容的理解。     

自由落体实验仪的改进

利用电磁感应原理对传统的自由落体仪进行了改造,解决了电磁铁剩磁的影响,光电门发射光束不是水平射入接收器件,小球下落时挡光部位不在同一位置带来的测量误差及小球下落时不能准确挡光等缺点.     

探究落球法粘滞系数实验的最佳实验条件及误差修正

系统地探究了落球法测量蓖麻油粘滞系数实验中测量结果的影响因素,分析了小球从不同位置下落、不同小球直径和不同实验温度对蓖麻油粘滞系数测量的影响。通过绘制误差曲线并进行分析,提出了实验的改进方案,以提高实验精度,减小实验误差。     

利用高速LED秒表与数码相机测量液体黏度

为解决落球法测量液体黏度实验中小球速度v的测不准等问题,制作了高速显示的LED秒表,用数码相机记录小球通过高度h上下两端时标尺上的位置h_1和h_2以及当时LED秒表的示数t_1和t_2,进而计算小球速度v.实验测定了小球在甘油中的终极速度和刚进入甘油时的下落情况.结果表明:该方法不仅测量小球速度v的重复性较好,而且还能用于判定小球是否进入匀速状态.     

落球法液体粘滞系数实验的改进

针对落球法粘滞系数实验中存在的诸多弊端,如小球释放凭经验、人工秒表计时误差较大等,对传统的粘滞系数实验进行改进,用光电门和数字毫秒计代替人工秒表计时,有效降低了人工秒表计时带来的视差和反应误差;在容器顶部加装中心带磁铁拉杆的盖子,通过磁力控制保证小球沿容器的中心轴线下落,降低了小球下落时间的测量误差。测试结果表明,使用改造后的实验仪能够有效提高实验的测量精度,降低实验误差,提高了仪器设备的使用率,降低了实验成本。     

基于线性霍尔传感器的液体黏度测量实验仪

利用线性霍尔传感器改进传统落球法测量仪器,可以测量非透明液体的黏度.用磁性球替换钢球,采用4个霍尔传感器HG-302C输出受磁性小球下落所引起的霍尔信号,STM32F103ZET6微控制器实现信号的采集、时间计时和数据上传,LabVIEW程序实现信号的显示与数据的接收保存,Matlab拟合数据得到小球的终极速度.经实验测试,蓖麻油的黏度测量偏差为3.3%.     

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。     

升球法测量变温液体粘滞系数

将传统落球法测定液体粘滞系数改为升球法进行试验,很好地控制小球上升匀速段,提高精度;同时配以激光光电计时器计时,使测量结果更加精准。另外,本套装置中配设水循环系统,室温和变温下的液体粘滞系数均可测量。