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土壤機械組成分析的數學準備－懸液法測定土壤機械組成中，斯托克斯定律的應用推導懸液法測定土壤機械組成的原理是斯托克斯定律(Stokes’sLaw)(注1)，斯托克斯定律的基本原理為：固體顆粒在液體介質中同時受兩種力的作用：

A、地球吸引力作用，使固體顆粒向下沉降；

B、液體介質的粘滯作用，減慢固體顆粒的沉降速度。斯托克斯定律用精確的數學公式描述固體顆粒在液體介質的沉降速度(v)與顆粒的大小，即顆粒半徑(r)、地球吸引力(g)和液體介質的粘滯系數(

)之間的關系，見下頁。注1：文后附斯托克斯簡介從公式可見，固體顆粒在液體介質的沉降速度與顆粒半徑呈平方關系：沉降速度按固體顆粒半徑的平方變化。例如，半徑增大一倍，沉降速度將增加4倍！反之，半徑減小一倍，沉降速度將減小至原來的1/4！為了能把斯托克斯定律應用于土壤機械組成分析，還要引入距離/速度/時間公式，即h=v*t……(2)h:比重計在土壤懸液量筒中測定懸液比重的有效高度,設為20cmv:即斯托克斯公式中的v,cm/st:大于等于指定粒徑的顆粒沉降時間,s結合幾種重要的土壤粒級分類標準，提煉出5個有特別意義的關鍵粒徑，代入最終公式(5)，獲得它們的測定比重時間美國質地分類制下三大粒級粒徑沉降時間表粒級粒徑范圍(mm)沉降時間(≥本粒級粒徑下限沉降時間)砂粒2~0.05≥0.05mm沉降時間71.24s(~60s)粉粒0.05~0.002≥0.002mm沉降時間44525s(~12小時)，實際使用時間為2小時，即≥0.005mm沉降時間粘粒<0.002不用計算說明：美國質地分類制粉粒下限是0.002mm，其沉降時間為12小時，但實際操作則用≥

0.005mm沉降時間，即2小時。以下為土壤機械組成測定圖片土壤比重計土壤比重計讀數范圍0～60，單位：g/L土壤懸液與沉降筒制備土壤懸液定容至1000ml注意較大土壤顆粒很快沉降至沉降筒底部，并有明顯的粒度分層特征把比重計放入懸液中某個樣品某個時刻的比重計讀數為47華農基地土壤樣品機械組成測定－2009年3月A層B層土壤機械組成測定圖片斯托克斯簡介

GeorgeGabrielStokes喬治伽布萊爾斯托克斯，英國力學家、數學家。1819年8月13日生于斯克林，1903年2月1日逝于劍橋。斯托克斯的最主要貢獻是對粘性流體運動規律的研究，斯氏的研究工作由于是在納維的工作上進一步發展，因而以納維-斯托克斯方程命名，以紀念法英兩位科學家在該領域的貢獻。我們在土壤機械組成應用到的斯托克斯定律，正是斯氏上述貢獻的其中一部分。

斯氏在物理學和數學的其它領域也有貢獻：物理學貢獻包括彈性力學的研究、用熒光研究紫外線、利用測量地球表面的重力變化來測地形、對

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