利用智能手機磁力計測量液體黏滯系數

許清瀅，馬 遙，李紫嬌，何棟樨，王泳涵，楊利建，唐一文

(華中師范大學 物理科學與技術學院，湖北 武漢 430079)

液體黏滯系數是描述液體內摩擦力性質的一個重要物理量，測量流體的黏滯系數，在石油化工、生物醫學、材料科學等領域具有重要的作用。目前多數高校都開設了“落球法測量黏滯系數”這一基礎物理實驗。但是，落球法只能測量透明且黏滯系數較大的液體[1]，類似石油等顏色較深的液體則無法測量。而且，實驗中物體與流體相互作用過程無法直觀體現，實驗數據可視化程度不高。而隨著電子技術的發展，手機傳感器的靈敏度和精度逐漸提高，使得手機可以作為可靠的實驗裝置應用于物理實驗當中[2]。手機軟件可以將實驗數據實時可視化，提高了實驗的直觀性，并且方便記錄數據進行后續的數據分析與擬合。

本實驗利用了智能手機內的磁場傳感器功能，實時記錄小球在黏滯液體中欠阻尼振動的振幅的改變，通過Origin 軟件對數據進行非線性擬合，得到液體阻尼因數，進而求出液體的黏滯系數。

1 實驗裝置與實驗原理

1.1 實驗裝置

本實驗利用手機Phyphox軟件中的磁力計功能進行測量(圖1)，使用手機、彈簧、磁鐵、待測液體、小球、燒杯、水浴鍋搭建一套欠阻尼振動系統，如圖2所示。使用游標卡尺測量燒杯內徑，螺旋測微器測量小球直徑，直尺測量液面高度，分析天平稱量彈簧與彈簧振子質量。由于待測的蓖麻油黏度隨溫度變化較明顯[3]，實驗中采用水浴鍋保持蓖麻油溫度恒定。……