怎样测定空气的粘滞系数,（普通大学物理设计实验）?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/26 15:39:57
怎样测定空气的粘滞系数,（普通大学物理设计实验）?
怎样测定空气的粘滞系数,（普通大学物理设计实验）?
怎样测定空气的粘滞系数,（普通大学物理设计实验）?
实验装置如右图所示,外筒与内筒同轴,两者之间间隙很小（约5mm）,外筒直径较细杆的直径很大（至少10倍）,绕在细杆上的是弹性很小的细线,一端固定在杆上,另一端连在乔里秤上,轴承摩擦力很小,马达可以1500转/分的转速带动内筒转动.
[实验原理]
内、外筒之间间隙很小,故两筒侧面积可视为无穷大.当内筒在马达带动下高速转动时,附在其表面的空气分子以相同的速度转动,而外筒初始时刻静止,故间隙之间的空气形成层流.外筒在空气的内摩擦力的力矩作用下开始转动,其受力为：
f=μ s=μ s
其中,μ为空气的粘滞系数,d为两筒的半径之差,s为两筒正对面积.
随着外筒的转动,细线被缠绕在细杆上,从而拉伸了弹簧,弹簧弹力通过细杆给于外筒一反向力矩,直到两力矩平衡,外筒停止转动,此时：
f=μ s
弹簧弹力 F= μ s
其中,R 、R 分别为外筒和细杆的半径.
所以,只要测出F、s、d、 、R 、R ,便可求出空气的粘滞系数：
μ=
由于μ随温度变化而变化,故测量时应记录室内温度.
[实验内容及步骤]
1.\x05调节乔里秤弹簧竖直,两筒同轴.
2.\x05调节至细线刚好紧绷时乔里秤三线重合,然后继续慢慢升高秤杆,由于轴承有摩擦力,三线依然重合,直到三线重合突然被破坏的一瞬,停止升杆,记下乔里秤的读数x .
3.\x05启动马达,经反复调节,使外筒保持静止,且乔里秤三线重合.然后再慢慢升高秤杆,直到三线重合再一次被破坏的一瞬,停止升杆,记下乔里秤的读数x.
4.\x05重复以上步骤5次.
注：以上操作方法可消除轴承摩擦力对实验的影响.
5.\x05用千分尺测量细杆的直径,内、外筒直径各五次,测量两筒正对长度.
注：乔里秤弹性系数可用砝码测定.