旋转液体的特性研究

旋转液体物理特性的测量

1．背景及应用

早在力学创建之初,就有牛顿的水桶实验,牛顿发现,当水桶中的水旋转时,水会沿着桶壁上升。旋转的液体有一些独特的物理特征。如盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面；通过旋转液体，可以分离不同比重的液体等等。

根据旋转液体的这些特性，产生了一系列的应用。如目前广泛应用的分离机等。图1给出了一种液体镜头，它在一个大容器里旋转水银。由于旋转液体的表面是一个理想的抛物面，同时水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，从而可以有效地降低大型望远镜的制造成本。

2. 实验原理

盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面。抛物面的参数与重力加速度和旋转角速度有关，利用此性质可以测重力加速度；旋转液体的上凹面可作为光学系统加以研究,还可测定液体折射率等。

1）旋转液体表面公式

牛顿发现,当圆柱体中的水旋转时,水会沿着圆柱体壁上升。定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。液体相对于参考系静止，任选一小块液体P ，其受力如图2。i F 为沿径向向外的惯性离心力，mg 为重力，N 为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N 必然垂直于液体表面。在Y X 坐标下),(y x P 则有：

图1 大型望远镜的液体镜片

图2 实验原理图

根据图2有： 022

2y x g

y +=

ω （1）

ω为旋转角速度，0y 为 0=x 处的y 值。此为抛物线方程，可见液面为旋转抛物面。 2）用旋转液体测量重力加速度原理

物理实验水螺旋实验报告

实验名称：水螺旋实验

实验目的：通过观察水螺旋的形成过程和特性，探究其物理原理；通过实验数据的测量与分析，验证理论公式的有效性。

实验原理：当将流体（如水）从较高的容器倾斜注入到一个较低的容器中时，由于地球的自转，流体在流动过程中受到科里奥利力的影响产生一种螺旋状的流动，即水螺旋。这是由于科里奥利力的作用使流体在北半球向右偏转，而在南半球向左偏转。

实验装置：实验装置主要由两个容器组成，一个较高的容器用于盛放流体，一个较低且呈倾斜的容器用于接收流体。实验装置中还需要一台水泵用于提供流体，以及一些测量流体性质的仪器，如流量计、温度计等。

实验步骤：

1. 将较高的容器用水泵注满水，并连接好流量计和温度计等测量仪器。

2. 将较低且倾斜的容器放置在水槽内，确保其接收口位于水槽边缘并与较高容器相连。

3. 测量并记录流体的初始体积、温度等性质。

4. 打开水泵，使水从较高容器倾斜注入到较低容器中，并记录注入水的时间。

5. 观察流体在较低容器中形成的水螺旋，并记录其特征（如高度、直径等）。

6. 停止水泵，断开流体通路，记录结束时的流体性质和时间。

实验数据处理与分析：

1. 测量数据的处理：将实验过程中记录的流体体积、温度等数据整理成表格或图表形式，便于进一步计算和分析。

2. 理论公式的应用：根据实验原理推导出的理论公式，与实验测量数据进行比较和验证，并计算相关的物理参数。

3. 结果分析与讨论：根据实验数据和理论分析结果，对比实验结果与理论预期是否一致，讨论可能的误差来源及其影响程度。

4. 实验误差的分析：对实验中可能存在的误差进行分析和估计，例如仪器精度、操作误差、环境因素等。

瓶中水旋转流出快的原理

瓶中水旋转流出快的原理是由于科里奥利力的作用。科里奥利力是一种由流体流动引起的力，主要表现为流体的旋转剪切。当流体从一个容器中流出时，由于流体的黏性和容器壁面的摩擦力，流体会受到阻力，导致流体流出的速度较慢。而当流体通过瓶口时，由于瓶口是圆形的，流体开始发生旋转，形成一个涡旋。

涡旋的形成会产生一个横向的剪切流动，这种流动会导致流体流动过程中产生旋转加速度，从而提供一个向外的力，并减小流体的黏滞阻力。也就是说，科里奥利力会增加流体流出的速度。

涡旋形成的关键是涡旋的动量守恒。当流体通过瓶口时，瓶口会对流体施加一个作用力，在施加作用力的同时，流体也会对瓶口产生反作用力。由于涡旋的形成，使得涡旋旋转的液体一侧流体的速度较大，而流体的另一侧速度较小。在涡旋内部，由于涡旋的存在，液体速度分布是非均匀的，即存在速度梯度。

当液体通过瓶口时，速度梯度将导致液体发生切变，即不同物质层之间存在切向速度差异，这会造成流体内外旋流动的差异。根据旋流动量守恒定律，流动液体和流体周围的流体之间的动量转移将导致周围液体开始运动，形成一个稳定的涡旋。涡旋的发展是一种相互身上作用的结果，其中科利奥利力在旋转液体中起到重要作用。

科里奥利力是由切向速度梯度和涡旋弯度之间的相互作用产生的。流体通过瓶口

时，速度梯度会使不同物质层的流体相互摩擦，而涡旋弯曲则使流速梯度更加明显。当涡旋的弯度增加时，切向速度梯度也会增加，进而增加科里奥利力的大小。科里奥利力与切向速度梯度成正比，与涡旋弯度成正比。

由于科里奥利力的作用，瓶中水旋转流出时流体的速度更快。通过优化涡旋的形成，可以进一步增加科里奥利力的大小，从而增加流体流出的速度。这在一些实际应用中有重要作用，如化工设备的设计和制造，以及流体传动系统的优化设计等。

水流旋转原理

水流旋转原理是指水流在移动过程中，如果遇到了阻碍或者局部减速的情况，就会产生旋转。这种旋转现象被称为涡旋（Vortex），是一种非常普遍的液体动力学现象。

涡旋可以分为两种类型：正涡旋和反涡旋。正涡旋是指水流逆时针旋转的涡旋，而反涡旋则是指水流顺时针旋转的涡旋。涡旋的大小和强度取决于水流的速度、密度和粘度等因素。

涡旋有许多重要的应用，例如在自然界中，鱼类和海豚等动物利用涡旋来快速游动和捕捉猎物。在工业领域中，涡旋也被广泛应用于混合、搅拌、过滤和离心等工艺中。

了解涡旋的运动规律和产生机理，对于深入理解液体动力学和应用涡旋技术具有重要的意义。

- 1 -

水流旋转的物理现象

水流旋转是一种物理现象，通常是由于水流受到外界力的作用，

形成了旋转和涡流。水流旋转也是天然地球物理环境中一种非常常见

的现象，例如台风、龙卷风等都与水流旋转密切相关。水流旋转是由

于水分子之间的摩擦力和旋转惯性力相互作用形成的。

水流旋转的形成一般有以下几种方式：

1. 转动物体的影响：当水流经过一个旋转的物体时，例如，一个

螺旋形的异物、形状对称的物体，它们对水的运动状态造成的影响会

导致水流旋转。例如水管中的旋转螺丝，可以将液体强制旋转，从而

将能量转化为液体旋转速度。

2. 水流受到障碍的影响：水流在流过某些地方的时候会受到阻碍，通常在流经狭窄的河道或流经岩石峭壁时，都会产生涡流。水流受到

岩石阻碍时，流动的水面形成了涡旋的形状。

3. 温度差异引起的影响：当水体由于水温变化等因素而形成密度

差异时，这些差异会影响水流的流速和流向，从而引起涡流。例如，

海洋中暖水与冷水不同深度的孔穴中的水在流动时，由于密度的改变，会形成旋涡。

总之，水流旋转是由于水分子间摩擦力和旋转惯性力的相互作用

而产生的，它是自然界中非常普遍的一种物理现象。

旋转液体综合实验实验报告

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篇一：旋转液体综合实验

旋转液体综合实验

浙江大学物理实验教学中心

20XX-11

旋转液体综合实验

在力学创建之初，牛顿的水桶实验就发现，当水桶中的水旋转时，水会沿着桶壁上升。旋转的液体其表面形状为一个抛物面，可利用这点测量重力加速度；旋转液体的抛物面也是一个很好的光学元件。美国的物理学家乌德创造了液体镜面，他在一个大容器里旋转水银，得到一个理想的抛物面，由于水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。

随着现代技术的发展液体镜头正在向一“大”一“小”两极发展。大，可以作为大型天文望远镜的镜头；反射式液体镜头已经在大型望远镜中得到了应用，代替传统望远镜中

使用的玻璃反射境。当盛满液体（通常采用水银）的容器旋转时，向心力会产生一个光滑的用于望远镜的反射凹面。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，而哈勃空间望远镜的失败也让我们了解了玻璃镜头何等脆弱。

小，则可以作为拍照手机的变焦镜头。美国加利福尼亚大学的科学家发明了液体镜头，它通过改变厚度仅为8mm的两种不同的液体交接处月牙形表面的形状，实现焦距的变化。这种液体镜头相对于传统的变焦系统而言，兼顾了紧凑的结构和低成本两方面的优势。

旋转液体的综合实验可利用抛物面的参数与重力加速

度关系，测量重力加速度，另外，液面凹面镜成像与转速的关系也可研究凹面镜焦距的变化情况。还可通过旋转液体研究牛顿流体力学，分析流层之间的运动，测量液体的粘滞系数。

【实验原理】

一、旋转液体抛物面公式推导

旋转液体综合实验实验报告

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Βιβλιοθήκη Baidu22
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或可作tan?～n曲线，求斜率k
，可得k?
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三、验证抛物面焦距与转速的关系
旋转液体表面形成的抛物面可看作一个凹面镜，符合光学成像系统的规律，若光线平行于曲面对称轴入射，反射光将全部会聚于抛物面的焦点。根据抛物线方程（1），抛物面的焦距f?
g2?
2
。
四、测量液体粘滞系数
为?h，点（R,y0??h）在（1）式的抛物线上，有
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2
2
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?y0，
图2实验示意图
得：g?
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22
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2?n60
，则
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（5）
D为圆筒直径，n为旋转速度（转/分）。
方法二、斜率法测重力加速度
如图2所示，激光束平行转轴入射，经过BC透明屏幕，打在x0?R
随着现代技术的发展液体镜头正在向一“大”一“小”两极发展。大，可以作为大型天文望远镜的镜头；反射式液体镜头已经在大型望远镜中得到了应用，代替传统望远镜中使用的玻璃反射境。当盛满液体（通常采用水银）的容器旋转时，向心力会产生一个光滑的用于望远镜的反射凹面。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，而哈勃空间望远镜的失败也让我们了解了玻璃镜头何等脆弱。

旋转液体综合实验实验报告结论

经过对旋转液体的实验探究，我们发现旋转液体的运动规律和静止液体有所不同。在旋转液体中，液体分子受到离心力和向心力的作用，导致液体呈现出特定的运动规律和形态。本实验主要探究液体在旋转过程中的运动规律和形态变化。

我们对旋转液体的运动规律进行研究。实验结果表明，液体在旋转过程中呈现出圆形运动的规律，即液体呈现出环状的形态。液体分子受到离心力和向心力的作用，使得液体向外凸起，形成一个圆环状的形态。而在液体中心，液体分子受到向心力的作用，使得液体向内凹陷，形成一个凹陷的圆形区域。这种运动规律是由液体分子受到离心力和向心力的相互作用所导致的。

我们研究了旋转液体的形态变化。实验结果表明，在液体旋转过程中，液体的形态发生了明显的变化。当液体旋转速度较慢时，液体呈现出一个平整的圆形。当旋转速度逐渐增加时，液体逐渐向外凸起，形成一个圆环状的形态。当旋转速度进一步增加时，液体中心出现一个凹陷区域，形成一个类似于飞碟的形态。而当旋转速度进一步增加时，液体中心的凹陷区域逐渐消失，液体呈现出一个平整的圆形。

我们对液体旋转的特性进行了探究。实验结果表明，液体的旋转速度对液体的形态和运动规律都有着重要的影响。当液体旋转速度较

慢时，液体分子受到的离心力和向心力较小，液体呈现出一个平整的圆形。当旋转速度逐渐增加时，离心力和向心力逐渐增大，液体呈现出一个圆环状的形态。当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力达到平衡，液体呈现出一个类似于飞碟的形态。当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力不再平衡，液体呈现出一个平整的圆形。

旋转液体实验操作方法

旋转液体实验是用来研究液体流动的实验。下面是一种基本的操作方法：

1. 准备一个圆柱形容器，如一个玻璃瓶或一个圆柱形容器。

2. 将液体倒入容器中，量可以根据需要进行调整。

3. 用一个手柄或旋钮控制容器的旋转。可以使用一个电动转盘或手动旋转装置。

4. 开始旋转容器，速度可以逐渐增加。

5. 观察液体在旋转过程中的行为。注意液体的形状、流动速度和液体表面的形变等。

6. 可以通过控制旋转速度、改变液体的粘度或试验不同的液体，来观察液体流动的不同情况。

注意事项：

1. 在操作前，确保容器是干净的，以避免杂质对实验结果的影响。

2. 为了观察液体流动的细节，可以在液体中加入一些示踪剂，如染料或颜料，以使液体流动轨迹更清晰可见。

3. 在操作过程中，要小心处理液体，以避免液体的泼溅和浪费。

4. 进行实验时要注意安全，避免手指接触旋转装置或容器。

旋转液体物理特性的测量

1．背景及应用

早在力学创建之初,就有牛顿的水桶实验,牛顿发现,当水桶中的水旋转时,水会沿着桶壁上升;旋转的液体有一些独特的物理特征;如盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面；通过旋转液体,可以分离不同比重的液体等等;

根据旋转液体的这些特性,产生了一系列的应用;如目前广泛应用的分离机等;图1给出了一种液体镜头,它在一个大容器里旋转水银;由于旋转液体的表面是一个理想的抛物面,同时水银能很好地反射光线,所以能起反射镜的作用;通常这样一个光滑的曲面,完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头,从而可以有效地降低大型望远镜的制造成本;

2. 实验原理

盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面;抛物面的参数与重力加速度和旋转角速度有关,利用此性质可以测重力加速度；旋转液体的上凹面可作为光学系统加以研究,还可测定液体折射率等;

1旋转液体表面公式

牛顿发现,当圆柱体中的水旋转时,水会沿着圆柱体壁上升;定量计算时,选取随圆柱形容器旋转的参考系,这是一个转动的非惯性参考系;液体相对于参考系静止,任选一小块液体P ,其受力如图2;i F 为沿径向向外的惯性离心力,mg 为重力,N 为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力,由对称性可知,N 必然垂直于液体表面;在Y X 坐标下),(y x P 则有：

图1 大型望远镜的液体镜片

图2 实验原理图

根据图2有： 022

2y x g

y +=

ω 1

ω为旋转角速度,0y 为 0=x 处的y 值;此为抛物线方程,可见液面为旋转抛物面; 2用旋转液体测量重力加速度原理

流体势流与旋转流的特性研究

流体势流与旋转流的特性研究引言：

流体力学是研究流体行为和性质的学科，涉及到流体的运动、力学、热力学和

控制等方面。在流体力学中，流体可以分为势流和旋转流。势流指的是流体运动中速度场存在势函数的情况，这种流动是无旋的，旋转流则是速度场存在旋度的情况，这种流动是有旋的。

本文将分别讨论势流与旋转流的特性，并对其进行研究，以深入理解流体力学

中的基本概念和原理。

一、势流的特性与研究

1. 定义与基本特性：

势流是指速度场存在势函数的流动。在势流中，速度场满足无旋的条件，即旋

度等于零。势流的基本方程为拉普拉斯方程，该方程可以用于描述流体势流的运动行为。

2. 研究方法与应用：

研究势流的特性常用的方法包括：

- 叠加原理：根据速度势线性叠加原理，可以通过汇总各个速度势的贡献，求

得整个流体势流的速度势分布。

- 边界条件：边界条件是研究势流的重要手段，通过给定边界条件，可以确定

势函数的分布和速度场。

势流的研究在工程实践中有广泛的应用。例如，在空气动力学中，通过分析势

流可研究飞行器的空气动力学性能；在船舶工程中，势流的研究可用于计算水动力性能和推进装置的优化设计。

二、旋转流的特性与研究

1. 定义与基本特性：

旋转流，又称涡流，是指速度场存在旋度的流动。旋转流的旋度不为零，表示

流体在运动过程中具有涡旋运动。旋转流通常包括涡旋、涡旋街、涡旋尾等现象。

2. 研究方法与应用：

研究旋转流的特性需要考虑旋度，相比势流更加复杂。旋转流的研究常用的方

法包括：

- 涡函数法：通过定义涡函数，可以描述流体速度的旋转情况和涡旋的分布。

- 动量方程法：通过对流体动力学方程进行分析，可以推导出旋转流的特性和

旋转液体物理实验报告

实验名称：旋转液体物理实验

实验目的：通过旋转一个容器中的液体，观察液体在高速旋转下的行为，探究液体分子之间的相互作用及旋转力学原理。

实验材料：旋转容器、水、食用油、其他液体（可选）、测量器具（刻度尺、天平等）

实验步骤：

1. 将旋转容器装置好，保证容器平稳放置，且能够自由旋转。

2. 加入一定量的液体，如水或食用油等，保证液体深度不超过容器高度的50%，以避免喷溅。

3. 以较慢的速度开始旋转容器，同时观察液体的行为，记录下液体的运动状况。

4. 逐渐增加旋转速度，观察液体运动的变化，记录下液体形态、液面的高度和变化等情况。

5. 可以尝试加入其他液体，如色素或更稠密的液体，观察液体在相互作用下的变化。

6. 根据实验结果，分析液体在旋转过程中的行为和原理。

实验结果：

1. 在较低速度下旋转容器时，液体呈现出类似惯性运动的状态，呈“拱形”分布。

2. 随着旋转速度的增加，液体开始内旋，形成中心孔洞，并且切面上会产生明显的凸起，即“反正塞定律”。

3. 如果加入了其他液体，则不同液体之间的相互作用会引起液体的混合或分层现象。

实验分析：

液体在旋转中的行为是由旋转力学原理决定的。在旋转容器时，容器与液体产生相对运动，液体分子会因此产生惯性力，使液体向外绕曲一定程度，形成了“拱形”。

当旋转速度逐渐增加时，液体的惯性力也将会逐渐增强。液体顶部的面积较小，旋转半径小，相对速度会变大，因此离心力也会增加。这样，液体顶部将会“积聚”出来，形成中心孔洞。而由于液体的黏性和表面张力，液体的“飞溅”出去又会立即被拉回来，形成了明显的凸起。液体中的“层流”，即较稠密的液体位于下层，较稀疏的液体位于上层，也与旋转速度有关。

旋转液体物理特性的测量

1．背景及应用

早在力学创建之初,就有牛顿的水桶实验,牛顿发现,当水桶中的水旋转时,水会沿着桶壁上升。旋转的液体有一些独特的物理特征。如盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面；通过旋转液体，可以分离不同比重的液体等等。

根据旋转液体的这些特性，产生了一系列的应用。如目前广泛应用的分离机等。图1给出了一种液体镜头，它在一个大容器里旋转水银。由于旋转液体的表面是一个理想的抛物面，同时水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，从而可以有效地降低大型望远镜的制造成本。

2. 实验原理

盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面。抛物面的参数与重力加速度和旋转角速度有关，利用此性质可以测重力加速度；旋转液体的上凹面可作为光学系统加以研究,还可测定液体折射率等。

1）旋转液体表面公式

牛顿发现,当圆柱体中的水旋转时,水会沿着圆柱体壁上升。定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。液体相对于参考系静止，任选一小块液体P ，其受力如图2。i F 为沿径向向外的惯性离心力，mg 为重力，N 为这一小块液

体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N 必然垂直于液体表面。在Y X 坐标

下),(y x P 则有：

图1 大型望远镜的液体镜片

图2 实验原理图

0cos =-mg N θ 0sin =-i F N θ x m F i 2ω=

旋转液体研究实验报告

实验目的：

本实验旨在研究液体在旋转情况下的物理特性，探究液体旋转对液体分布、表面形态和稳定性等方面的影响。

实验装置与材料：

1. 旋转平台：用于提供旋转动力。

2. 试管架：用于支撑试管。

3. 试管：容纳液体的玻璃管。

4. 液体：选择不同种类的液体进行实验。

实验步骤：

1. 将试管放置在试管架上。

2. 加入适量的液体至试管中。

3. 启动旋转平台，使试管开始旋转。

4. 观察液体在旋转过程中的行为，包括液面的变化、液滴的形成与移动等。

实验数据与结果：

1. 在液体旋转过程中，液面出现明显的偏移现象，呈现凹或凸面状。

2. 高速旋转时，液面形成不规则的波纹，并且液滴从液面上溅射出来。

3. 小液滴在旋转试管内迅速移动，并逐渐汇聚成大液滴。

4. 不同种类的液体在旋转过程中表现出不同的特性，部分液体较难形成稳定的液面。

实验讨论：

1. 液体在旋转过程中，受到向心力的作用，导致液面形成凸或凹面状。这是因为向心力使液体团聚在远离旋转轴的一侧，使其凸起或下陷。

2. 高速旋转时，液体的表面张力会使液滴从液面上溅射出来。这是因为液体的表面张力无法阻止液滴被向外甩出的力。

3. 液滴在旋转试管内迅速移动并合并，是由于旋转使得离心力使得导致液滴向试管顶部靠拢，在顶部汇聚成大液滴。

4. 不同液体的旋转特性差异可能与液体的粘度、表面张力等有关。

结论：

旋转液体会对液体的分布、表面形态和稳定性产生影响。液体在旋转下呈现凹或凸面状，液滴在旋转试管内迅速移动并汇聚成大液滴。不同液体的旋转特性差异可能与液体的物理性质有关。

流体的旋转与涡旋现象

流体是我们周围常见的一种物态，它具有流动性和可塑性。而当流体在运动过程中发生旋转时，就会产生一系列有趣的现象，其中最常见的就是涡旋。涡旋在自然界中无处不在，从涡流的形成到旋涡的演化，涉及到了流体力学中的诸多原理和现象。本文将围绕着流体的旋转与涡旋现象展开论述，让我们一起来揭开这个神秘的面纱。

一、流体的旋转

当流体在运动过程中存在旋转的情况，便发生了流体的旋转。流体的旋转是由于流体内部发生了速度场的旋转，形成了流体的旋转运动。在实际生活中，我们可以通过观察水流的运动来感受流体的旋转现象。当水流经过狭窄的通道或者弯曲的河道时，水流的速度会发生变化，从而形成了旋转的水流。

流体的旋转主要是由于流体内部各点速度的瞬时升降引起的。当流体流经速度较高的区域时，流体分子间的相互作用力减小，从而使局部的速度增加；相反，当流体流经速度较低的区域时，流体分子间的相互作用力增大，从而使局部的速度减小。这种速度场的不均匀分布就导致了流体的旋转现象的产生。

流体的旋转不仅仅是简单的涡旋，还可以形成各种复杂的流动形态。例如，在自然界中，海洋中的旋涡常常因为地球的自转和地壳板块运动等因素而形成；在工程领域中，旋涡的运动也常常出现在飞行器的尾迹、涡轮机械的旋转部件以及离心泵的叶轮等地方。

二、涡旋的形成与演化

涡旋是流体运动中的一种典型现象，它是由涡流形成的。所谓涡流，是指在流体中形成的旋转流动，通常呈现出环状或螺旋状的流线。涡流的形成与流体流动中的不稳定性密切相关，主要有以下几种情况：

1. 局部流速的扰动：当流体中某一点的流速发生突变时，会引起

旋转液体物理特性的测量

1．背景及应用

早在力学创建之初,就有牛顿的水桶实验,牛顿发现,当水桶中的水旋转时,水会沿着桶壁上升。旋转的液体有一些独特的物理特征。如盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面；通过旋转液体，可以分离不同比重的液体等等。

根据旋转液体的这些特性，产生了一系列的应用。如目前广泛应用的分离机等。图1给出了一种液体镜头，它在一个大容器里旋转水银。由于旋转液体的表面是一个理想的抛物面，同时水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，从而可以有效地降低大型望远镜的制造成本。

2. 实验原理

盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面。抛物面的参数与重力加速度和旋转角速度有关，利用此性质可以测重力加速度；旋转液体的上凹面可作为光学系统加以研究,还可测定液体折射率等。

1）旋转液体表面公式

牛顿发现,当圆柱体中的水旋转时,水会沿着圆柱体壁上升。定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。液体相对于参考系静止，任选一小块液体P ，其受力如图2。i F 为沿径向向外的惯性离心力，mg 为重力，N 为这一小块液

体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N 必然垂直于液体表面。在Y X 坐标

下),(y x P 则有：

图1 大型望远镜的液体镜片

图2 实验原理图

0cos =-mg N θ 0sin =-i F N θ x m F i 2ω=