【什么是斯托克斯定律】斯托克斯定律是流体力学中的一个重要原理，用于描述小球在粘性流体中匀速下落时所受到的阻力。该定律由英国物理学家乔治·斯托克斯（George Gabriel Stokes）于19世纪提出，广泛应用于物理学、化学和工程领域，特别是在研究颗粒沉降、流体动力学和微粒运动方面。
一、斯托克斯定律的定义
斯托克斯定律指出：当一个球形物体在粘性流体中以恒定速度下沉时，它所受到的阻力与流体的粘度、物体的速度以及物体的半径成正比。其数学表达式为：
$$
F = 6\pi \eta r v
$$
其中：
- $ F $ 是阻力；
- $ \eta $ 是流体的粘度；
- $ r $ 是球形物体的半径；
- $ v $ 是物体的运动速度。
二、适用条件
斯托克斯定律适用于以下情况：
- 物体为球形；
- 流体为牛顿流体（如水、空气等）；
- 物体在流体中缓慢移动，雷诺数较低（即流动处于层流状态）；
- 物体尺寸较小，不会引起流体的显著扰动。
三、斯托克斯定律的应用
| 应用领域 | 具体应用 |
| 沉降分析 | 确定颗粒在液体中的沉降速度 |
| 过滤技术 | 分析过滤介质对颗粒的拦截能力 |
| 医学研究 | 研究红细胞在血液中的运动 |
| 工程设计 | 设计沉淀池、分离器等设备 |
四、斯托克斯定律的局限性
尽管斯托克斯定律在许多情况下非常有用，但它也有一定的限制：
- 不适用于高速或大尺寸物体；
- 不适用于非牛顿流体（如胶体、高分子溶液）；
- 当雷诺数较高时，流动可能变为湍流，导致公式失效。
五、总结表格
| 项目 | 内容 |
| 名称 | 斯托克斯定律 |
| 提出者 | 乔治·斯托克斯 |
| 数学表达式 | $ F = 6\pi \eta r v $ |
| 适用条件 | 小球形物体、低速、层流、牛顿流体 |
| 主要用途 | 计算沉降阻力、分析颗粒运动 |
| 局限性 | 高速、大尺寸、湍流、非牛顿流体不适用 |
通过理解斯托克斯定律，我们能够更好地掌握微观粒子在流体中的行为，从而在多个科学和技术领域中做出更精确的预测和设计。
