演示约定:水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm。令小球速度 v(r=1 mm)=0.5 m/s,计算 6πηrv,并把 N 换成 mN,得到黏滞阻力 F=0.009 mN。低雷诺数下速度翻倍,阻力也翻倍;速度过高后斯托克斯近似会失效。
公式、图像和实验参数马上就绪。
公式、图像和实验参数马上就绪。
改变“小球速度 v(r=1 mm)”时,黏滞阻力 F会怎样变化?
小球在黏性流体中缓慢运动时,黏滞阻力与黏度、半径和相对速度成正比。 在交互演示中,纵轴严格表示“黏滞阻力 F”,不再使用没有物理或数学含义的响应百分比。
先辨认公式中的量:F:黏滞阻力;η:动力黏度;r:小球半径;v:相对速度。先确定题目要求的是哪一个量,再决定是否需要移项或换算单位。
本页只改变“小球速度 v(r=1 mm)”,其余量采用明确的演示约定:水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm。这样曲线上的变化只来自一个变量。
按通式 F=6πηrv 建立计算关系。当前模型的实际计算是:计算 6πηrv,并把 N 换成 mN。
低雷诺数下速度翻倍,阻力也翻倍;速度过高后斯托克斯近似会失效。 数据曲线展示的是这一真实计算结果,动画中的当前点也取自同一结果。
最后检查适用边界:雷诺数很小、流动稳定且小球远离容器边界;本演示固定水的 η=0.001 Pa·s、r=1 mm。 若输入触及无定义点,界面会明确显示“无有效结果”,曲线也会在该处断开。
演示约定:水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm。令小球速度 v(r=1 mm)=0.5 m/s,计算 6πηrv,并把 N 换成 mN,得到黏滞阻力 F=0.009 mN。低雷诺数下速度翻倍,阻力也翻倍;速度过高后斯托克斯近似会失效。
雷诺数很小、流动稳定且小球远离容器边界;本演示固定水的 η=0.001 Pa·s、r=1 mm。
水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm
读图时先看横轴“小球速度 v(r=1 mm)”,再看纵轴“黏滞阻力 F”。演示中固定的量只是为了形成一条可比较曲线,不是通式额外增加的普遍条件。
调节“小球速度 v(r=1 mm)”,在“水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm”的约定下,用真实计算曲线和变量关系理解 F=6πηrv。
调节“小球速度 v(r=1 mm)”,在“水的动力黏度 η=0.001 Pa·s,小球半径 r=1 mm”的约定下,用真实计算曲线和变量关系理解 F=6πηrv。
当前输入为 0.5 m/s,实时结果为 0.009 mN。
再比较最小、基准、最大三个值,并用适用条件排除无意义输入。