वर्टिकल फ़ॉलिंग बॉल विस्कोमीटर

किसी तरल पदार्थ की श्यानता को मापने के लिए कई विधियों का उपयोग किया जा सकता है। ये घटनाएँ आम तौर पर तीन घटनाओं में से एक पर आधारित होती हैं - तरल पदार्थ के संपर्क में एक चलती सतह, तरल पदार्थ के माध्यम से चलती हुई एक वस्तु, और एक प्रतिरोधी घटक के माध्यम से बहने वाला तरल पदार्थ। ये घटनाएं उद्योग में तीन मुख्य विस्कोमीटरों का उपयोग करती हैं, अर्थात् घूर्णी और गिरने वाली गेंद विस्कोमीटर और केशिका विस्कोमीटर। फॉलिंग बॉल विस्कोमीटर का उपयोग आमतौर पर न्यूटोनियन तरल पदार्थ और गैसों की चिपचिपाहट को मापने के लिए किया जाता है। जब गिरती हुई गेंद अपने अंतिम वेग तक पहुँचती है तो यह विधि बल संतुलन के तहत न्यूटन की गति के नियमों को लागू करती है। न्यूटन के गति के नियमों के अनुसार गिरती हुई गेंद के लिए उछाल, गुरुत्वाकर्षण और खिंचाव होते हैं, और ये तीन बल शून्य के शुद्ध बल पर पहुंचते हैं। ड्रैग बल को स्टोक्स के नियम से प्राप्त किया जा सकता है, जो 1 से कम रेनॉल्ड्स संख्याओं के लिए मान्य है।

फॉलिंग बॉल विस्कोमीटर तरल पदार्थों की चिपचिपाहट को मापने के लिए उपयुक्त हैं, और यह विधि अंतरराष्ट्रीय मानकों में वर्णित है। जी अंतर्राष्ट्रीय मानक में, विधि रेफरी में वर्णित सिद्धांतों से भिन्न है। ये मानक एक झुकी हुई ट्यूब विधि का वर्णन करते हैं जिसमें ड्रॉप बॉल ट्यूब ऊर्ध्वाधर से 10 डिग्री झुकी होती है। इसके अलावा, विभिन्न गतिशील चिपचिपाहट माप सीमाओं के लिए, विभिन्न व्यास वाली छह गेंदों का उपयोग किया जाता है, और उपयुक्त गेंद का चयन तब किया जा सकता है जब गेंद का गिरने का समय परीक्षण के दौरान दर्ज किए गए न्यूनतम गिरने के समय से कम न हो। नमूना तरल के माध्यम से गेंद की रोलिंग और स्लाइडिंग गति कभी-कभी एक झुकी हुई बेलनाकार मापने वाली ट्यूब में स्थित होती है। नमूने की चिपचिपाहट गेंद को एक विशिष्ट दूरी तक गिरने में लगने वाले समय से संबंधित होती है, और परीक्षण के परिणाम गतिशील चिपचिपाहट के रूप में दिए जाते हैं।

हालाँकि गिरती गेंद विधि अच्छी तरह से स्थापित है और अंतरराष्ट्रीय मानकों में वर्णित है, इस प्रकार के विस्कोमीटर का संचालन कुछ हद तक असुविधाजनक है। उदाहरण के लिए, एक विस्कोमीटर को विभिन्न चिपचिपाहट श्रेणियों को मापने के लिए विभिन्न व्यास की छह गेंदों की आवश्यकता होती है, और उपयोगकर्ता को उपयुक्त गेंदों का चयन करने के लिए परीक्षण चलाना होगा। इसके अलावा, यह निर्धारित करना मुश्किल है कि गिरती हुई गेंद अपने अंतिम वेग तक कहाँ पहुँचती है, अर्थात क्या प्रारंभिक रिकॉर्डिंग लाइन और प्रारंभिक ड्रॉप स्थिति के बीच की दूरी पर्याप्त है। इसके अलावा, झुका हुआ ट्यूब विस्कोमीटर ऊर्ध्वाधर से 10 डिग्री है; इसलिए जो गेंद जमीन से टकराती है वह न केवल गिरती है, बल्कि लुढ़कती भी है। यह घटना गिरती हुई गेंद विधि की व्युत्पत्ति स्थितियों से भिन्न है। इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य ऊर्ध्वाधर ट्यूबों में गिरती गेंदों के व्यवहार का वर्णन करने वाले गतिशील समीकरण प्राप्त करते हुए पारंपरिक गिरती गेंद विधि के आधार पर एक नई विधि विकसित करना है। चूँकि इस प्रकार का विस्कोमीटर ज़मीन से लंबवत होता है, इसलिए इसे यहाँ ऊर्ध्वाधर गिरने वाली गेंद विस्कोमीटर के रूप में संदर्भित किया जाता है।