Question

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？

Answer

（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。