在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

🛠️ 斯托克斯定律計算機

專業免費的 斯托克斯定律計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
3.27 m/s
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是斯托克斯定律?

斯托克斯定律(Stokes' Law)描述微小球形顆粒在黏性流體中緩慢移動時所受的阻力。當顆粒在重力作用下沉降時,會很快達到一個固定的終端速度(沉降速度),此時重力、浮力與阻力三者達到平衡。本計算機可根據顆粒與流體的性質求出這個速度。這是普世通用的物理原理,不受任何國家或地區法規限制。

計算公式

終端速度為:

v = ((2) ÷ (9)) · ((≤ft(\rho_p - \rho_f\right) · g · r^{2}) ÷ (\mu))

其中 \rho_p 為顆粒密度(kg/m³),\rho_f 為流體密度(kg/m³),g 為重力加速度(m/s²),r 為顆粒半徑(m),\mu 為流體的動力黏度(Pa·s)。對應的阻力為 F_d = 6π \mu r v。

使用方式

請輸入顆粒密度、流體密度、顆粒半徑(單位為公尺)、流體黏度,以及當地的重力加速度(地球表面為 9.81 m/s²)。計算結果即為以 m/s 為單位的沉降速度。數值為正代表顆粒下沉;數值為負(當顆粒比流體輕時)則代表顆粒上浮。

範例計算

一顆沙粒(\rho_p = 2500 kg/m³,r = 0.001 m)在水中沉降(\rho_f = 1000 kg/m³,\mu = 0.001 Pa·s,g = 9.81):

v = ((2) ÷ (9)) × (((2500 - 1000) × 9.81 × (0.001)^{2}) ÷ (0.001)) = (((0.2222) × 1500 × 9.81 × 1×10^{-6}) ÷ (0.001)) ≈ 3.27 m/s

(注意:這種尺寸的真實沙粒已超出低雷諾數範圍,因此斯托克斯定律在此會高估速度——它僅在極小顆粒的情況下才精確成立。)

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

斯托克斯定律在什麼情況下成立?
僅適用於低雷諾數(Re 約小於 1)的情況,也就是顆粒微小、速度緩慢且流體具黏性時。
為什麼半徑必須以公尺為單位?
因為公式採用 SI 國際單位制,請先將微米或公釐換算成公尺(1 mm = 0.001 m)。
如果顆粒的密度比流體小怎麼辦?
計算出的速度會是負值,表示顆粒受浮力作用而上浮,而非下沉。