Question

【題目】麻省理工學(xué)院的研究人員研發(fā)出一款機(jī)器魚(yú)Softroboticfish（簡(jiǎn)稱為SoFi）,該機(jī)器魚(yú)重1.6kg，用鋰聚合物電池提供動(dòng)力，續(xù)航時(shí)間可達(dá)40分鐘.通過(guò)交替向魚(yú)尾兩側(cè)注入機(jī)油實(shí)現(xiàn)擺尾，驅(qū)動(dòng)魚(yú)前進(jìn)；還可改變兩側(cè)注油比例，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚(yú)轉(zhuǎn)向和調(diào)頭.該機(jī)器魚(yú)利用水平舵和活塞位移浮力控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定.其浮力控制單元是一個(gè)圓柱體結(jié)構(gòu)，通過(guò)壓縮和解壓空氣，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器魚(yú)的密度，從而改變浮力，來(lái)保持在所需要的水深.由于SoFi有了自己的“鰾”，能實(shí)現(xiàn)水深0﹣18m內(nèi)的控制.（g＝10N/kg）

（1）機(jī)器魚(yú)在某一深度進(jìn)行續(xù)航時(shí)間測(cè)試，6s游動(dòng)了152cm，請(qǐng)估算該機(jī)器能游動(dòng)的最大距離？

（2）機(jī)器魚(yú)下潛至水下15m時(shí)受到水的壓強(qiáng)是多少？

（3）在某次豎直下潛的測(cè)試中，機(jī)器魚(yú)通過(guò)浮力控制單元使其自身的平均密度達(dá)到1.25×103kg/m3，機(jī)器魚(yú)剛好能以0.3m/s勻速豎直下沉，求此時(shí)受到浮力為多少？受到水的阻力是多少？

Answer 1

【答案】（1）608m（2）1.5×105Pa（3）12.8N；3.2N

【解析】

（1）機(jī)器魚(yú)的速度：v====m/s，機(jī)器魚(yú)游動(dòng)的最大距離sˊ=vtˊ=m/s×40×60s=608m；

（2）機(jī)器魚(yú)受到的壓強(qiáng)：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×15m=1.5×105Pa；

（3）此時(shí)機(jī)器魚(yú)的體積：V===1.28×10-3m3，機(jī)器魚(yú)受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.28×10-3m3=12.8N；機(jī)器魚(yú)受到的阻力：f=G-F浮=mg-F浮=1.6kg×10N/kg-12.8N=3.2N。