Cum este pistolul lui Misaka atât de distructiv?

[Unboxing - BBB] 베이 블레이드 버스트 超王 (슈퍼 킹) 리뷰 3 - B-161 [부스터] 글라이드 라그나 뢰크 .Wh.R 1S 리뷰 & 테스트

În episodul 1 din Railgun, pistolul lui Misaka susține o bucată bună din ceea ce pare a fi o piscină de dimensiuni olimpice. Mai târziu, în același episod, se dezvăluie că pistolul ei călătorește cu o viteză de 1030 m / s.

Cu toate acestea, numerele nu se adaugă.

Să presupunem că Misaka folosește monede de 10 grame. La 1030 m / s, acea monedă are atât de multă energie:

Energy = 1/2 m v^2 = 1/2 (0.01 kg) (1030 m/s)^2 = 5304.5 kg (m/s)^2 = 5304.5 Joules

O piscină de dimensiuni olimpice are 2.500.000 kg de apă. Pe baza imaginii de mai sus, acel con se deplasează probabil cu 100 de metri în aer.

Deci, să spunem, în beneficiul îndoielii, că doar 10% din apă este ridicată la 100 de metri în aer.

Energy = m g h = (0.01 * 2500000 kg) (9.8 m/s^2) (100 m) = 2.45 * 10^8 kg (m/s)^2 = 2.45 * 10^8 Joules

Moneda are nevoie 2.45 * 10^8 Jouli de energie pentru a ridica piscina așa cum se arată mai sus. Dar moneda ei nu poate furniza decât 5304.5 Joules. Există o diferență de aproximativ 4 ordine de mărime.

Bine ... Înainte ca cineva să respingă acest lucru ca doar un alt caz de fizică Anime, să ne uităm la ce altceva ar putea produce atât de multă energie:

Rotirea monedei nu este capturată cu viteza netă de 1030 m / s. Dar, având în vedere momentul de inerție al unei mici monede, ar avea nevoie de o cantitate extraordinară (relativistă) de rotire 10^8 Jouli.
Taxa monedei nu este specificată în Anime. Poate că Misaka polarizează cumva sarcina din monedă și o face cumva să se elibereze la contactul cu ținta.
Energia-masă (E = mc^2) a monedei este 9 * 10^14 Jouli. Asta a făcut ea?

Așadar, întrebarea este: Există vreo explicație oficială pentru unde moneda obține atât de multă energie? Sau suntem lăsați să respingem acest lucru ca un alt caz al fizicii Anime?

Și dacă cineva este interesat de discuția pe chat despre fizică aici: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation a scris anul trecut o postare pe blog, A Certain Scientific Explanation of Railguns. Din păcate, PDF-ul legat care a rulat numerele și a umbrit cât de greșit este că s-a pierdut. IIRC, răspunsurile aici acoperă deja tot ceea ce a spus oricum.
@ Mistic prin oficial vrei să spui o explicație pur fizică sau o explicație canonică?
@Mindwin Prin „oficial” mă refer la faptul că studioul sau oricare dintre autori au spus ceva.

Conform anime și manga, Mikoto are o „viteză a botului” de 1030 m / s:

În schimb, pistolul feroviar al Marinei SUA are o viteză a botului de 2520 m / s (~ 5600 mph sau ~ 7.5x viteza sunetului), cu o energie a botului de 10,64 megajuli (10,64 milioane de jouli). Ceea ce este probabil comparabil cu cantitatea de energie dintr-o mașină de dimensiuni medii care se mișcă la 250 mph.

Comparativ, o pușcă AK-47 are o viteză a botului de 715m / s (~ 1600 mph sau ~ 2x viteza sunetului), cu o energie a botului de ~ 2010 jouli (presupunând că sunt utilizate cartușe de 7,62x39mm, dar pot varia în funcție de tipul muniției).

Deși nu sunt foarte impresionante din punct de vedere statistic în ceea ce privește pistoalele feroviare, întrucât pistoalele reale sunt capabile să atingă viteze de mai mult de ~ 5000 m / s. Rețineți că Mikoto este un elev de gimnaziu care poate trage opt fotografii pe minut, ceea ce este la fel cu pistoalele „tipice”.

Presupunând că moneda este comparabilă cu dimensiunea și greutatea unui sfert din SUA, se poate presupune că moneda pe care o folosește are o greutate de aproximativ cinci grame. Folosind această formulă putem obține energia botului:

Energie = 0,5 * (masă) (viteză)² = 0,5 * (0,005 kg) (1030m / s)² = ~ 2652,25 jouli

Așadar, Mikoto produce ceva mai multe daune decât o pușcă de asalt semi-automată.

Dar nu asta vedem acum, nu-i așa?

Nu chiar. Dar ce ar putea provoca o astfel de diferență în producție?

Conform paginii 1, capitolul 4 din manga Railgun, ea manipulează electromagnetismul pentru a-și atinge rezultatele. Acest lucru pare plauzibil, deoarece dacă câmpul magnetic ar fi suficient de focalizat, ea ar putea accelera teoretic doar moneda și / sau obiectele din apropiere.

Acum, să aruncăm o privire la testul piscinei din nou, din episodul de curățare a piscinei (S1, ep. 2) avem o estimare aproximativă a dimensiunilor piscinei:

Să măsurăm lucrurile în funcție de înălțimea lui Kuroko (~ 152cm)!

Văzând că piscina nu se diminuează sau nu se termină, să presupunem că piscina are aproximativ 14 Kurokos lung sau ~ 21,28 m (da, pare cam mic) și aproximativ 11 Kurokos lățime sau ~ 16,72 m, după liniile de pe podeaua piscinei și puțin mai puțin de ~ 0,9 Kuroko, sau să zicem 1,36m adâncime.

În ceea ce privește apa deplasată, noi ar putea Încercați să integrați volumul de apă, presupunând că este jumătate și jumătate de aer, găsiți greutatea sa, etc. Dar vom fi leneși aici și vom presupune că 1/1000 din volumul de apă din piscină a fost dispersat în aer când Mikoto trage pistolul ei. Piscina ar avea un volum:

Volum = (1,36 m) * (21,28 m) * (16,72 m) = ~ 486,73 m³ de apa

Întrucât „centrul de masă” nuanța de apă pare a fi comparabilă în apropierea vârfului clădirii de tip gimnaziu, o estimare a ușii în comparație cu clădirea presupune că are o înălțime de 10 m. Pentru a calcula energia necesară pentru a realiza așa ceva facem:

(Energia necesară pentru ridicarea unui obiect) = (masa obiectului) * (accelerația datorată gravitației) * (altitudinea ridicării).

În acest scenariu, permiteți-ne să tăiem o grămadă de colțuri și să presupunem că toată energia împușcării merge în ridicarea apei (prin care ignorăm energia cheltuită încălzind apa, creând sunetele explozie puternică, orice efect de vânt dramatic), atunci noi avea

Energie = (1/1000) * (~ 486,73 m³) * (1000 kg / m³ apă) * (9,8 m / s²) * (10m) = ~ 47699,54 jouli

Dacă îl conectăm înapoi la ecuația energiei cinetice:

√ [(~ 47699,54 J) * 2 / (0,005 kg)] = ~ 4368,04 m / s

Așadar, viteza de foc a armei sale ar fi de ~ 4368,04 m / s.

Se poate presupune doar că, din moment ce trebuie să respectăm valoarea canonului de 1030 m / s, că poate daunele provocate de abilitatea Mikoto se datorează manipulării electromagnetice a acesteia pe măsură ce moneda se mișcă prin aer sau vreun alt factor ... Dar din nou, ce știm despre fizica acestei lumi în care Știința și Magia coexistă?

@Krazer după aspectul său, pare o piscină semi-olimpică, 25m x 12,5m x 1,36m

+100

Electricitatea poate deplasa apa:

Wiki spune că Misaka poate genera 1 miliard de volți.
(chiar dacă unele surse indică 5 miliarde de volți, să fim MODESTI )

Dacă ea încarcă moneda, transferul rapid al taxei de la monedă la apă ar provoca repulsie între monedă și apa din jur, propulsând apa departe de piscină. Undele de șoc s-ar reflecta asupra marginilor și fundului bazinului, împingând apa de suprafață în sus.

Puteți vedea în anime că toate exploziile au o mișcare laterală, dar a doua explozie afișată are o caracteristică foarte distinctă. mișcare laterală, sugerând că impactul împinge apa puțin și pe laturi, deoarece apa încărcată electric se îndepărtează de monedă în timp ce moneda traversează piscina.

Problema disipării taxei nu este o problemă. Ea poate AIM fulgerul, deci putem presupune că puterile ei electromagnetice pot modifica și tensiunea de rupere a aerului din jurul monedei (fie prin creșterea presiunii din jurul monedei, fie prin creșterea vidului.

Trebuie să ne uităm la capacitatea monedei

Raza unui sfert este de 13 mm

Cu un potențial de 1 miliard de volți, taxa monedei este

Acum, putem calcula forța electrică dintre moneda încărcată și apa încărcată și, din motive de scurtă durată, să presupunem:

jumătate din încărcare s-a transferat în apă.
pereții și fundul piscinei sunt total izolant și indestructibil.
moneda a lovit partea de jos odată ce jumătatea încărcăturii este transferată.
Apa este la 1 mm distanță de monedă

În această situație, forța dintre monedă și apă este calculată cu legea lui Coulomb:

Ajungem la Megajoule Aici.

Având în vedere masa de 10% din apa bazinului, acea forță dă apei o accelerație momentană de:

Acum, pentru a ridica apa de 100 de metri, trebuie să imprimăm apei o viteză de 44,3m / s

Deci, timpul de interacțiune dintre monedă și apă înainte ca energia rămasă să se disipeze făcând:

Krazer a spus:
energia consumată încălzind apa, creând sunete explozie puternică, orice efect dramatic de vânt

Si asta e

asta contabilizează

Chiar dacă ar trebui să țineți cont de disiparea încărcăturii, de forța de respingere în scădere între apă și de alte presupuneri mici aici, există multă energie pentru orice.

Există multă energie peste tot pentru a fi folosită în orice fel doriți.

Dar cred că acest lucru explică clar de unde provine energia pentru a ridica apa.

De asemenea, dacă luați evenimentele din episoadele ulterioare, când ea folosește alte obiecte decât o monedă

O gheară gigantică de robot și mai târziu un întreg robot gigant

puteți vedea că cantitatea de energie stocată este mai mare, la fel și puterea distructivă. Are sens, deoarece capacitatea acestor articole este mai mare decât cea a unei monede.

Multe mulțumiri lui Wolfram Alpha pentru calcule și imagini.

Mai multe teorii:

Electricitatea poate continua să accelereze moneda chiar și după ce a părăsit „botul”.

Dacă încarcă moneda, poate genera o altă încărcare a aceluiași semn pe ea însăși după ce moneda iese din „bot”. Deci, chiar dacă moneda pleacă la o viteză de 1030m / s, ea ar putea să o accelereze chiar și după ce a fost lansată. Dar nici măcar nu este necesar, pentru că ...

Rotația monedei și una dintre cele mai distructive forțe: armonicile.

După cum putem vedea din acest grafic wikipedia, după atingerea rezonanței maxime (1: 1), transferul de energie crește dramatic. Armoniile de vânt sunt suficiente pentru a distruge un pod mișcându-l ca un șir de vioară. Dacă poate învârti moneda astfel încât frecvența sa să se potrivească perfect cu frecvența armonică a bazinului, energia masivă ar putea fi transferată.

Tocmai am observat că apa ar dura 9 secunde pentru a urca 100 de metri la 44,3 m / s. Deoarece explozia durează doar câteva cadre, putem presupune că timpul de contact este puțin MAI LUNG DE 5 ms, iar apa ascendentă se subțiază / evaporă după ce a lovit 100 m
Ei bine, piscina este doar un exemplu, o vedem adesea oprindu-se și explodând mașinile în aer, producând suficientă căldură pentru a topi două bare metalice consecutive și lăsând o zgârietură adâncă pe pământul pe care a călătorit, chiar și fără contact direct. S-ar părea că există o altă energie în afară de viteza maximă a monedei.
De asemenea, ca să nu mai menționăm că în seria Railgun, ea a arătat că poate propulsa obiecte, altele decât o monedă (și anume, un braț robot gigant și un întreg satelit) la viteze similare.

Deși subiectivă, a fost impresia mea puternică de la început că componenta proiectilului este indirectă (și, eventual, este irelevantă) pentru capacitatea ei.

Ea poate produce mult de energie
Energia merge acolo unde merge proiectilul
Cu toate acestea, nu este stabilit că proiectilul poartă energia

Proiectilul ar putea fi doar un far sau o componentă de tip focalizare, posibil pur psihologică (tehnica fiind opusă doar tragerii la întâmplare a exploziilor de energie electrică necontrolată).

Îmi amintesc că a tras un proiectil mare în episoadele ulterioare, cu toate acestea, speculațiile de mai sus s-ar putea aplica în continuare.

+1, aceasta este o explicație excelentă IMO. S-ar putea să fi existat o scenă în care oamenii să găsească o monedă de-a ei, dar îmi amintesc că multe focuri de arme ale ei ar fi făcut ca moneda să devină o grindă, presupun că o topesc în acest proces (dacă mai rămâne ceva).
1 O modalitate de a verifica acest lucru ar fi să vadă dacă folosește vreodată ceva nemetal ca proiectil. Dacă Railgun-ul ei este de fapt un Railgun în sens științific, ar trebui să acționeze asupra a ceva care poate fi accelerat cu electromagnetism, deci un metal de un fel. Dacă poate folosi obiecte nemetalice, atunci nu este de fapt o armă de cale ferată și această explicație ar fi foarte convingătoare.

Susțin că este un caz al Fizicii Anime prin respingerea posibilităților alternative pe care le-ați sugerat.

Ai dreptate - să poți transporta o cantitate atât de mare de energie ca moment de inerție este imposibil. Chiar și superputerile lui Misaka sunt o lume departe de viteza relativistă.
Energia nu poate fi stocată ca încărcătură în monedă, deoarece s-ar disipa în continuare ca „fulger”.
Energia nu ar fi putut proveni din energia de masă. Pe lângă radiația letală rezultată, eliberarea energiei de masă fără utilizarea antimateriei ar însemna eliberarea energiei nucleare. Energia nucleară poate fi eliberată numai sub presiune extremă (reacțiile nucleare din bombe sunt inițiate prin comprimarea uraniului cu explozia unei bombe mai mici). Dacă cineva ar putea găsi un exemplu în care Misaka și-a găsit moneda după ce a împușcat-o, acesta va respinge în mod clar argumentul energiei de masă.

În cele din urmă, Mythbusters au demonstrat în acest videoclip că o monedă care călătorește de 3 ori viteza sunetului (în jurul vitezei unui glonț) nu face decât să picureze betonul.

De asemenea, este demn de remarcat faptul că (în măsura în care îmi amintesc) puterile „psihice” ale tipului pe care le are Misaka se bazează vag pe interpretarea mereu populară, fantastică, dublă greșită a experimentului de gândire al pisicii lui Schringer: această percepție influențează realitatea și, prin urmare, modificarea percepției în mod corect ar trebui să modifice realitatea. (Sau ceva de genul ăsta. A existat o înconjurare tehnologică, dar asta părea să fie esența.)

Astfel, o explicație alternativă, deși mai puțin interesantă, asupra efectelor disproporționate ale armei sale de cale ferată ar fi ceva de genul: percepția lui Misaka despre cât de puternică ar trebui să fie arma de cale ferată este greșită, rezultând efecte exagerate.

Cu toții uitați de faptul că măsurarea de 1030 m / s a fost luată în timp ce trăgeați în apă. Efectele tragerii asupra monedei aruncate în apă au o amplitudine mult mai mare decât efectele tragerii în timp ce sunt aruncate prin aer. Aerul este de aproape o mie de ori mai puțin dens decât apa. Dacă executăm ecuația pentru tragere, ajungem cu o mărime a forței pe moneda de 18.466 Newtoni. [18466 = .5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / s) ^ 2 * .82 * 0.000042455m ^ 2]

.82 este coeficientul de tragere pentru un cilindru lung ca o monedă arcade, 1000kg / m ^ 3 este densitatea apei și .000042455m ^ 2 este aria secțiunii transversale a monedei arse.

dacă efectuăm ecuația inversă pentru a afla viteza monedei în aer, rămânem cu o viteză de 29.428m / s.

Pare mult mai mult ca o armă de cale ferată adecvată, nu-i așa?

„Un anumit index magic” are 50 de romane ușoare ciudate, 13 volume de manga, 2 sezoane de anime, un film și câteva jocuri video.

„A Certain Scientific Railgun” are 2 romane ușoare, 11 volume de manga, 2 sezoane de anime, un OVA și un joc video propriu.

În nici una dintre aceste surse (pe care mi le amintesc, oricum), trucul pistolului lui Misaka nu este implicat a fi altceva decât un simbol arcade (nu o monedă, motiv pentru care este chiar feros să începem) călătorind de trei ori viteza sunetului.

Și mai există o altă proprietate ciudată a atacului pistolului - Touma, băiatul cu pumnul anti-magic, îl poate prinde. (Așa cum se vede în capitolul 7, volumul 1 din manga Railgun.)

Deoarece Touma o poate risipi, asta înseamnă că există încă ceva supranatural în monedă, chiar și în timp ce se topește. Această proprietate supranaturală va fi motivul pentru care are o forță de împingere mult peste ceea ce ar trebui să aibă doar cu impulsul.

Nu am nicio dovadă pentru următorul meu punct, dar cred că câmpul magnetic al lui Misaka pur și simplu continuă să împingă moneda bine după ce i-a părăsit mâna. Asta ar explica frumos ambele ciudățenii.

Să nu uităm în episodul în care a făcut brațul robot pe care l-a făcut pentru că persoana stătea în afara gamei de monede. La capătul grinzii pur și simplu nu mai rămăsese nicio monedă. Ea a explicat că a blocat, a prins și a tras brațul că există un motiv pentru care folosește de obicei monede.

Bănuiesc că mai mulți factori se combină pentru a contribui la potențialul ei distructiv, inclusiv statutul de badass desemnat, accelerarea continuă, inerția, rotirea, valul de șoc hipersonic și posibila conversie a materiei în plasmă.

Amintiți-vă, de asemenea, ea deviază, de asemenea, energie pentru a combate reculul și alte aspecte distructive ale tragerii pistolului. Acest ecran este suficient pentru a opri exploziile nucleare multiple dirijate capabile să se topească rapid prin beton și oțel, în ciuda faptului că Misaka a fost epuizat în acel moment. Sunt sigur că această energie ar putea fi suficientă pentru a provoca o accelerație secundară.

Este un caz de fizică anime, deoarece alte postere au făcut aluzie, dar nu fizica medie a anime-ului dvs., se spune în anumite părți ale manga și din indexul seriei surori că modul în care funcționează puterile esper este prin manipularea unui câmp de deformare a realității pentru a se potrivi cu stilul puterilor lor. Prin urmare, pistolul de cale ferată al lui Misaka funcționează deoarece are în spate suficientă energie și matematică pentru deformarea realității