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Fluid Mechanics

Terminal Velocity in a Viscous Fluid

Description

Viscous forces act like friction in a liquid. They resist the relative motion of molecules and pull back on a solid body moving through the fluid. The size of this force depends on the body’s shape and size, its speed, and the liquid’s viscosity, density, and temperature.

For a spherical solid ob...

Transcript

考虑一个物体在流体中运动。靠近物体的流体层会随之被拖动,并产生相对速度,从而在物体上形成黏滞力。该黏滞力取决于物体的形状、尺寸、运动速度以及流体的性质。 

对于在流体中运动的球形物体,黏性力与球体的半径、速度以及流体的黏度成正比。

通过量纲分析求解该方程,可得到黏滞力对这些参数的依赖关系。所得表达式即为斯托克斯定律,表明黏滞力与物体的速度成正比。

若将一个球体投入流体中,球体的重力会使其向下运动,而黏滞力和浮力则向上作用。

随着加速度导致速度增加,黏滞力也随之增大。当黏滞力与重力和浮力达到平衡时,球体将以恒定速度下落,该速度称为终端速度。

对于高黏度液体,可实验测定其终端速度,然后利用斯托克斯定律计算黏度。