最近作一个试验,在内径3~5mm的玻璃细管中,气泡的上升速率与它的形状与大小有什么关系.我做了几天的实验,虽说有些成果,但是气泡在上升过程中总会碰到内壁,从而左右摆动的上升,这样就严

Question

最近作一个试验,在内径3~5mm的玻璃细管中,气泡的上升速率与它的形状与大小有什么关系.我做了几天的实验,虽说有些成果,但是气泡在上升过程中总会碰到内壁,从而左右摆动的上升,这样就严重影响了它本来的速度,再就是它的形状这一因素我难以控制,所以我迟迟未敢下结论.这里,到底它的上升速率与它的大小与形状有何关系啊?最好再给点理论分析或者一些有数据的书籍,我可以自己去找找.时间紧迫,

Answer 1

我这样想：气泡在水里受到两个力：向上的浮力和向下的阻力,（气泡的重力先忽略不计）.浮力是与气泡的体积有关是与气泡半径的三次方成正比.而阻力的大小与气泡的表面积和上升速度有关,而气泡的表面积是与气泡的平方成正比.这样看来随着气泡体积的增大,它向上的合力是增大的,所以速度会越来越快.但是因为你的题目有个条件：“在内径3~5mm的玻璃细管中”,这样气泡大到一定程度阻力会增大的更快,这是因为气泡上升要造成气泡上方的液体要沿着气泡和玻璃管壁的间隙流下来.随着气泡体积的增大,这个间隙越来越小,阻力就会急剧增大,所以这时候速度反而会慢下来.
（有关球体的体积和表面积与球半径的关系你可以上网查到的,就不繁述了.祝你顺利!）