Как релсата на Мисака е толкова разрушителна?

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

В епизод 1 на Railgun, пистолетът на Misaka завършва една голяма част от онова, което изглежда е олимпийски басейн. По-късно в същия епизод се разкрива, че нейната релса пътува със скорост от 1030 m / s.

Номерата обаче не се събират.

Да предположим, че Мисака използва монети от 10 грама. В 1030 m / s, тази монета има толкова много енергия:

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

Басейн с олимпийски размери има 2 500 000 кг вода. Въз основа на изображението по-горе, този конус вероятно изминава около 100 метра във въздуха.

Така че нека да кажем в полза на съмнението, че само 10% от водата се вдига на 100 метра във въздуха.

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

Монетата се нуждае 2.45 * 10^8 Джоули енергия за издигане на басейна, както е показано по-горе. Но нейната монета може само да осигури 5304.5 Joules. Има разлика от около 4 порядъка.

Добре ... Преди някой да отхвърли това като пореден случай на физиката на аниме, нека да разгледаме какво друго би могло да произведе толкова много енергия:

Въртенето на монетата не се улавя с нетна скорост от 1030 m / s. Но като се има предвид моментът на инерция на малка монета, ще е необходимо огромно (релативистично?) Количество завъртане, което да носи 10^8 Джоули.
Зарядът на монетата е неуточнен в анимето. Може би Мисака по някакъв начин поляризира заряда в монетата и по някакъв начин го кара да се освободи при контакт с целта.
Масовата енергия (E = mc^2) на монетата е 9 * 10^14 Джоули. Това ли направи тя?

Така че въпросът е: Има ли някакво официално обяснение за това откъде монетата получава толкова много енергия? Или ни остава да отхвърлим това като поредния случай на аниме физика?

И ако някой се интересува от чат дискусията за физиката тук: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation написа публикация в блог „Определено научно обяснение на пистолетите“ миналата година. За съжаление, свързаният PDF файл, в който бяха изписани номерата и подсветка колко грешен е, изглежда е загубен. IIRC, отговорите тук така или иначе вече обхващат всичко, което е казал.
@Mystical от Official имаш предвид чисто физическо обяснение или канонично обяснение?
@Mindwin Под „Официален“ имам предвид, ако студиото или някой от авторите са казали нещо.

Според анимето и мангата, Mikoto има "дулна скорост" от 1030 m / s:

За разлика от това, релсата на американския флот има дулна скорост 2520 m / s (~ 5600 mph или ~ 7.5x скоростта на звука), с дулна енергия от 10.64 мегаджаула (10.64 милиона джаула). Което вероятно е съпоставимо с количеството енергия в средно голям автомобил, движещ се с 250 mph.

Сравнително, пушката AK-47 има дулна скорост 715m / s (~ 1600 mph или ~ 2x скоростта на звука), с дулна енергия от ~ 2010 джаула (ако се използват патрони 7.62x39mm, но може да варира в зависимост от вида боеприпаси).

Докато не е много впечатляващо статистически, що се отнася до релсите, тъй като действителните релси имат способност да постигат скорости от над 5000 m / s. Обърнете внимание, че Mikoto е средношкол, който може да изстреля осем изстрела от тях в минута, което е наравно с "типичните" пистолети.

Ако приемем, че монетата е сравнима с размера и теглото на американско тримесечие, може да се предположи, че монетата, която използва, има тегло около пет грама. Използвайки тази формула, можем да получим дулната енергия:

Енергия = 0,5 * (маса) (скорост)² = 0,5 * (0,005 кг) (1030 м / сек)² = ~ 2652,25 джаула

Така че Mikoto произвежда малко повече щети, отколкото полуавтоматична щурмова пушка.

Но това не е това, което виждаме сега, нали?

Не точно. Но какво може да причини такава разлика в продукцията?

Според страница 1, глава 4 от мангата Railgun, тя манипулира електромагнетизма, за да постигне своите резултати. Това изглежда правдоподобно, тъй като ако магнитното поле беше достатъчно фокусирано, тя теоретично би могла да ускори само монетата и / или близките обекти.

Сега нека отново да разгледаме теста на басейна, от епизода за почистване на басейна (S1, еп. 2) имаме приблизителна оценка на размерите на басейна:

Нека измерим нещата по височина на Куроко (~ 152 см)!

Виждайки, че басейнът не се стеснява или завършва, нека приемем, че басейнът е дълъг около 14 Kurokos или ~ 21.28 m (да, изглежда някак малък) и широк около 11 Kurokos или ~ 16.72 m, от линиите на пода на басейна и малко по-малко от ~ 0.9 Kuroko, или да речем 1,36 м дълбочина.

Що се отнася до изместената вода, ние бих могъл опит за интегриране на обема на водния шлейф, ако приемем, че е наполовина и наполовина въздух, да открием теглото му и т.н. Но ние ще бъдем мързеливи тук и ще приемем, че 1/1000 от обема вода в басейна е бил разпръснат във въздуха, когато Mikoto стреля нейната релса. Басейнът ще има обем:

Обем = (1,36 м) * (21,28 м) * (16,72 м) = ~ 486,73 м³ от вода

Тъй като "центърът на масата" струята вода изглежда сравнима в горната част на сградата от гимназиален тип, ще бъде направена оценка на окото на вратата в сравнение със сградата, което позволява да приемем, че е висока 10 м. За да изчислим енергията, необходима за постигане на нещо подобно, правим:

(Енергия, необходима за повдигане на обект) = (маса на обекта) * (ускорение поради гравитацията) * (надморска височина).

В този сценарий нека да отрежем куп ъгли и да приемем, че цялата енергия на изстрела отива за повдигане на водата (с което се пренебрегва енергията, изразходвана за загряване на водата, създавайки звуци силна експлозия, някакъв драматичен ефект на ветровете), тогава ние имат

Енергия = (1/1000) * (~ 486,73 m³) * (1000 кг / м³ вода) * (9,8 m / s²) * (10 м) = ~ 47699,54 джаула

Ако го включим назад в уравнението за кинетична енергия:

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

Така че дулната скорост на нейната релса ще бъде ~ 4368.04 m / s.

Можем само да предположим, че тъй като трябва да спазваме каноничната стойност от 1030 m / s, че може би щетите, причинени от способността на Микото, се дължат на нейната манипулация на електромагнитни, причинени при движението на монетата във въздуха или някакъв друг фактор ... Но тогава пак, какво знаем за физиката на този свят, където Науката и Магията съжителстват?

@Krazer по външния си вид изглежда като полуолимпийски басейн, 25 м х 12,5 м х 1,36 м

+100

Електричеството може да движи водата:

Уикито казва, че Misaka може да генерира 1 милиард волта.
(въпреки че някои източници посочват 5 милиарда волта, нека бъде СКОРЕН )

Ако тя зарежда монетата, бързото прехвърляне на заряда от монетата във водата ще доведе до отблъскване между монетата и околната вода, изтласквайки водата от басейна. Ударните вълни биха отразили границите и дъното на басейна, изтласквайки повърхностните води нагоре.

Можете да видите в анимето, че всички взривове имат някакво странично движение, но ВТОРИЯТ показан взрив има много отличителен. странично движение, намеквайки, че ударът изтласква водата и встрани, тъй като електрически заредената вода се отдалечава от монетата, докато монетата пресича басейна.

Въпросът за разсейването на заряда не е проблем. Тя може да насочи мълния, така че можем да предположим, че нейните електромагнитни сили също могат да променят напрежението на пробив на въздуха около монетата (или чрез увеличаване на налягането около монетата, или чрез вакуум.

Трябва да разгледаме капацитета на монетата

Радиусът на една четвърт е 13 мм

При потенциал от 1 милиард волта зарядът на монетата е

Сега можем да изчислим електрическата сила между заредената монета и заредената вода и за краткост, нека приемем:

половината заряд е прехвърлен във водата.
стените и дъното на басейна са напълно изолант и неразрушим.
монетата е ударила дъното, след като половината заряд е прехвърлен.
Водата е на 1 мм от монетата

В тази ситуация силата между монета и вода се изчислява със закона на Кулон:

Стигаме до Megajoule Here.

Като се има предвид масата от 10% вода на басейна, тази сила дава на водата моментно ускорение от:

Сега, за да вдигнем водата на 100 метра, трябва да отпечатаме водата със скорост 44.3m / s

Така че времето за взаимодействие между монетата и водата, преди останалата енергия да се разсее, прави:

Крейзър каза:
изразходвана енергия за загряване на водата, създаване на звуци силна експлозия, всякакъв драматичен ефект на ветровете

И това е

което отчита

Дори ако трябва да вземете предвид разсейването на заряда, намаляващата сила на отблъскване между водата и други малки предположения тук, има достатъчно енергия за всичко.

Навсякъде има много енергия, която да бъде използвана по какъвто начин искате.

Но мисля, че това ясно обяснява откъде идва енергията за вдигане на водата.

Също така, ако вземете събитията от по-късни епизоди, когато тя използва други елементи, освен монета

Гигантски робот нокът, а по-късно и цял гигантски робот

можете да видите, че количеството съхранена енергия е по-голямо, а разрушителната сила също. Има смисъл, защото капацитетът на тези елементи е по-голям от този на монетата.

Много благодаря на Wolfram Alpha за изчисленията и изображенията.

Още теории:

Електричеството може да продължи да ускорява монетата дори след като е напуснала "муцуната".

Ако зареди монетата, тя може да генерира върху себе си друг заряд от същия знак, след като монетата напусне „муцуната“. Така че дори ако монетата тръгне със скорост 1030m / s, тя може да я ускори дори след изстрелването. Но дори не е необходимо, защото ...

Въртенето на монетата и една от най-разрушителните сили: Хармоници.

Както можем да видим от тази графика на wikipedia, след като се достигне максимален резонанс (1: 1), енергийният трансфер се увеличава драстично. Вятърните хармоници са достатъчни, за да унищожат мост, като го движат като струна на цигулка. Ако тя може да върти монетата, така че нейната честота да съвпада напълно с хармоничната честота на басейна, масивна енергия може да бъде прехвърлена.

Току-що забелязах, че водата ще отнеме 9 секунди, за да се изкачи на 100 метра с 44,3 m / s. Тъй като взривът отнема само няколко кадъра, можем да приемем, че времето за контакт е малко ПО-ДОЛГО ОТ 5ms, а нагоре водата просто изтънява / изпарява след като удари 100m
Е, басейнът е само един пример, често я виждаме да спира и взривява автомобили във въздуха, произвежда достатъчно топлина, за да разтопи две последователни метални пръти и оставя дълбока драскотина върху земята, по която е пътувала, дори без пряк контакт. Изглежда, че освен чистата скорост на монетата има и друга енергия.
Също така да не говорим, че в поредицата Railgun, тя показа, че може да движи предмети, различни от монета (а именно гигантско рамо на робот и цял сателит) с подобни скорости.

Макар и субективен, силното ми впечатление беше от самото начало, че компонентът на снаряда е косвен (и вероятно граничен, без значение) за нейните способности.

Тя може да произвежда много на енергия
Енергията отива там, където отива снарядът
Не е установено обаче, че снарядът носи енергията

Снарядът може да е само компонент от маяк или фокус, вероятно чисто психологически (с техника, противоположна на просто случайно изстрелване на изблици на неконтролирано електричество).

Спомням си как тя е стреляла с голям снаряд в по-късни епизоди, но спекулациите по-горе може все още да се прилагат.

+1, това е чудесно обяснение IMO. Може да е имало сцена, в която хората да открият нейна монета, но си спомням, че при много стрелби от нейната релса монетата се превърна в лъч, предполагам, че я разтопява в процеса (ако изобщо нещо остане от нея).
1 Начин да се провери това е да се види дали тя някога използва нещо неметално като снаряд. Ако нейната Railgun всъщност е Railgun в научния смисъл, тя ще трябва да действа върху нещо, което може да се ускори с електромагнетизъм, така че някакъв метал. Ако тя може да използва неметални предмети, това всъщност не е релса и това обяснение ще бъде много убедително.

Аз твърдя, че става въпрос за физика на аниме, като опровергава предложените от вас алтернативни възможности.

Прав си - носенето на такова количество енергия като инерционен момент е невъзможно. Дори суперсилите на Мисака са свят далеч от релативистки скорости.
Енергията не може да се съхранява като заряд в монетата, тъй като тя ще продължи да се разсейва като "мълния".
Енергията не би могла да дойде от масовата енергия. Освен получената смъртоносна радиация, освобождаването на масова енергия без използване на антиматерия би означавало освобождаване на ядрена енергия. Ядрената енергия може да бъде освободена само при екстремно налягане (ядрените реакции в бомбите се инициират чрез компресиране на уран с взрив на по-малка бомба). Ако някой може да намери пример за Мисака, която е намерила монетата си, след като я е изстреляла, това ясно ще опровергае аргумента за масовата енергия.

И накрая, Mythbusters доказаха в това видео, че монета, пътуваща с 3 пъти по-голяма скорост на звука (около скоростта на куршум), просто вдлъбна бетон.

Заслужава да се отбележи също така, че (доколкото си спомням) „психическите“ сили от типа на Мисака се основават на все по-популярното, фантастично, двойно погрешно тълкуване на мисловния експеримент на котката на Шрдиндинг: това възприятие влияе реалността и по този начин промяната на възприятието по правилния начин трябва да промени реалността. (Или нещо подобно. Имаше заобикалящо техно-бръщолевене, но това изглежда беше същността му.)

По този начин, едно алтернативно, макар и по-малко интересно обяснение на несъразмерните ефекти на нейната релса би било нещо като: На собственото възприятие на Мисака колко мощна трябва да бъде релсата е погрешно, което води до преувеличени ефекти.

Всички вие забравяте основния факт, че измерването на 1030 m / s е направено при стрелба във вода. Ефектите на съпротивлението върху монетата, изстреляна във вода, са далеч по-големи от въздействието на съпротивлението при изстрелване във въздуха. Въздухът е почти хиляда пъти по-малко плътен от водата. Ако изпълним уравнението за плъзгане, излизаме със сила на силата на монетата от 18 466 нютона. [18466 = .5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / s) ^ 2 * .82 * 0.000042455m ^ 2]

.82 е коефициентът на съпротивление за дълъг цилиндър като аркадна монета, 1000kg / m ^ 3 е плътността на водата, и .000042455m ^ 2 е площта на напречното сечение на изстреляната монета.

ако изпълним уравнението в обратна посока, за да разберем скоростта на монетата във въздуха, оставаме със скорост 29 428 m / s.

Звучи адски много повече като подходящ релсов пистолет, нали?

„Определен магически индекс“ има 50 странни леки романа, 13 тома манга, 2 сезона аниме, филм и няколко видеоигри.

„Определена научна железница“ има 2 леки романа, 11 тома манга, 2 сезона аниме, OVA и собствена видео игра.

В нито един от тези източници (който така или иначе мога да си спомня) трикът на Misaka с релси не предполага, че е нещо различно от аркаден жетон (а не монета, поради което е дори железен за начало), пътуващ три пъти повече от скоростта на звука.

И има още едно странно свойство на атаката с релси - Тума, момчето с антимагическия юмрук, може да го хване. (Както се вижда в глава 7, том 1 от мангата Railgun.)

Тъй като Тума може да я разсее, това означава, че все още има нещо свръхестествено в монетата, дори докато тя се топи. Това свръхестествено свойство ще бъде причината, поради която тя има тласкаща сила над тази, която би трябвало да има само по инерция.

Нямам доказателства за следващата си точка, но вярвам, че магнитното поле на Мисака просто продължава да тласка монетата добре, след като тя напусне ръката ѝ. Това би обяснило добре и двете странности.

Нека не забравяме, че в епизода тя е направила роботизираната ръка, тъй като лицето е седяло извън обсега на нейните монети. В края на гредата просто не остана монета. Тя обясни, че блокира, хвана и стреля, каза, че има причина, поради която обикновено използва монети.

Подозирам, че няколко фактора се комбинират, за да допринесат за нейния разрушителен потенциал, включително определеният от нея лош статус, продължително ускорение, инерция, въртене, хиперзвукова ударна вълна и възможно превръщане на материята в плазма.

Не забравяйте, че тя също вероятно отклонява енергията за борба с отката и други разрушителни аспекти на стрелбата с релсата. Това екраниране е достатъчно, за да спре насочените множество ядрени взривове, способни бързо да се стопят през бетон и стомана, въпреки че Мисака е изтощен по това време. Сигурен съм, че това може да е достатъчно енергия, причинявайки вторично ускорение.

Това е случай на физика на аниме, тъй като други плакати споменават, но не и вашата средна физика на аниме, се казва в някои части на мангата и индекса на сестринския сериал, че начинът, по който действат силите на esper, е чрез манипулиране на полето за изкривяване на реалността, за да се поберат стил на техните правомощия. следователно пистолетът на misaka работи, защото има достатъчно енергия за изкривяване на реалността и математика зад себе си