题目内容
【题目】麻省理工学院的研究人员研发出一款机器鱼Softroboticfish(简称为SoFi),该机器鱼重1.6kg,用锂聚合物电池提供动力,续航时间可达40分钟.通过交替向鱼尾两侧注入机油实现摆尾,驱动鱼前进;还可改变两侧注油比例,实现机器鱼转向和调头.该机器鱼利用水平舵和活塞位移浮力控制系统保持稳定.其浮力控制单元是一个圆柱体结构,通过压缩和解压空气,来实时调整机器鱼的密度,从而改变浮力,来保持在所需要的水深.由于SoFi有了自己的“鳔”,能实现水深0﹣18m内的控制.(g=10N/kg)
(1)机器鱼在某一深度进行续航时间测试,6s游动了152cm,请估算该机器能游动的最大距离?
(2)机器鱼下潜至水下15m时受到水的压强是多少?
(3)在某次竖直下潜的测试中,机器鱼通过浮力控制单元使其自身的平均密度达到1.25×103kg/m3,机器鱼刚好能以0.3m/s匀速竖直下沉,求此时受到浮力为多少?受到水的阻力是多少?
【答案】(1)608m(2)1.5×105Pa(3)12.8N;3.2N
【解析】
(1)机器鱼的速度:v====m/s,机器鱼游动的最大距离sˊ=vtˊ=m/s×40×60s=608m;
(2)机器鱼受到的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×15m=1.5×105Pa;
(3)此时机器鱼的体积:V===1.28×10-3m3,机器鱼受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.28×10-3m3=12.8N;机器鱼受到的阻力:f=G-F浮=mg-F浮=1.6kg×10N/kg-12.8N=3.2N。
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