升球法测量液体黏滞系数

胡海涛，杨 睿，喻 孜

(南京林业大学 理学院，江苏 南京 210037)

黏滞系数是描述液体内摩擦力性质的一个重要物理量。通常采用落球法对液体黏滞系数进行测量。将小球扔入待测液体中，然后观察小球的运动状态。根据斯托克斯定律，小球下落的收尾速度取决于液体的黏滞系数。可以通过测量小球的收尾速度来反向求得液体黏滞系数。落球法测量原理表述简单，被广泛收录在大学物理实验的教材中[1]。目前已有很多工作对传统落球法测量进行了改进，提高了测量精度[2-6]。落球法测量的关键有两点。第一，判断出小球什么时候到达匀速运动的状态；第二，精确测量出小球的收尾速度。为了判断小球是否达到匀速运动，待测液体需要透明，并且待测液体的黏滞系数要足够大，才能使小球在有限的下落距离内达到匀速运动；为了准确测量出小球收尾速度，小球下落时需要有较长的行程。基于落球法的基本原理，设计了一种升球法测量液体黏滞系数的实验装置。该方法无须等待小球达到匀速，也无须直接捕捉小球在液体中的运动，因而可用于非透明、黏滞系数较低的液体。

1 实验装置及原理

图1给出了实验装置的结构示意图和实物图。实验装置中，T形支撑架固定在圆柱形量筒上；圆柱形量筒内部置有待测液体；带线小球放置在圆柱形量筒底部中心的半球形凹槽中，连接小球的细线绕过连接在T形支撑架两端的定滑轮，连接在砝码上；……