Paano napakasama ng railgun ni Misaka?

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

Sa episode 1 ng Railgun, ang railgun ng Misaka ay nagtatapos ng isang mahusay na tipak ng kung ano ang lilitaw na isang isang malaking pool na may laki na olympic. Sa paglaon sa parehong yugto, isiniwalat na ang kanyang railgun ay naglalakbay sa bilis na 1030 m / s.

Gayunpaman, ang mga numero ay hindi nagdaragdag.

Ipagpalagay na si Misaka ay gumagamit ng 10 gramo na barya. Sa 1030 m / s, ang barya na iyon ay may ganitong lakas:

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

Ang isang swimming pool na may sukat na olympic ay may 2,500,000 kg ng tubig. Batay sa imahe sa itaas, ang kono na iyon marahil ay naglalakbay ng isang mahusay na 100 metro sa hangin.

Kaya't sabihin natin para sa pakinabang ng pagdududa, na 10% lamang ng tubig ang itinaas ng 100 metro sa hangin.

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

Kailangan ng barya 2.45 * 10^8 Mga joule ng enerhiya upang maiangat ang swimming pool tulad ng ipinakita sa itaas. Ngunit ang kanyang barya ay maaari lamang magbigay 5304.5 Joules. Mayroong pagkakaiba ng halos 4 na order ng lakas.

O sige ... Bago pa man i-dismiss ng sinuman bilang isa pang kaso ng physics ng Anime, tingnan natin kung ano pa ang makakagawa ng napakaraming lakas:

Ang pagikot ng barya ay hindi nakunan sa bilis ng net na 1030 m / s. Ngunit binigyan ng sandali ng pagkawalang-kilos ng isang maliit na barya, kakailanganin nito ang isang napakalaking (relativistic?) Na halaga ng pagikot upang dalhin 10^8 Joules.
Ang pagsingil ng barya ay hindi natukoy sa Anime. Marahil sa paanuman ay nai-polarisa ni Misaka ang singil sa barya at sa paanuman ay pinakawalan ito sa pagkakontak sa target.
Ang lakas-masa (E = mc^2) ng barya ay 9 * 10^14 Joules. Ito ba ang ginawa niya?

Kaya ang tanong ay: Mayroon bang anumang opisyal na paliwanag para sa kung saan ang barya ay nakakakuha ng labis na lakas? O kaya ay naiwan tayo upang bale-walain ito bilang isa pang kaso ng Anime physics?

At kung may interesado sa talakayan sa chat tungkol sa physics dito: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
Ang FWIW, Funimation ay nagsulat ng isang post sa blog, Isang Tiunay na Paliwanag ng Siyentipikong Mga Railgun, noong nakaraang taon. Nakalulungkot, ang naka-link na PDF na nagpatakbo ng mga numero at naka -hadhad kung gaano mali ang lilitaw na nawala. IIRC, ang mga sagot dito ay sumasaklaw na sa lahat ng sinabi nito.
@ Mystical sa pamamagitan ng Opisyal nangangahulugan ka ba ng isang pulos pisika paliwanag o isang canonical paliwanag?
@Mindwin Ni "Opisyal" Ibig kong sabihin kung may sinabi ang studio o alinman sa mga may-akda.

Ayon sa anime at manga, si Mikoto ay may "muzzle velocity" na 1030 m / s:

Sa kaibahan, ang railgun ng US Navy ay may tulin ng bilis na 2520 m / s (~ 5600 mph o ~ 7.5x ang bilis ng tunog), na may lakas na sungit na 10.64 megajoules (10.64 milyong mga joule). Alin ang maaaring maihambing sa dami ng enerhiya sa isang average-size na kotse na gumagalaw sa 250 mph.

Kung ihahambing, ang isang AK-47 rifle ay may bilis ng muzzle na 715m / s (~ 1600 mph o ~ 2x ang bilis ng tunog), na may isang lakas ng sungay ng ~ 2010 joules (ipinapalagay na ginamit ang 7.62x39mm na mga cartridge, ngunit maaaring mag-iba depende sa ang uri ng bala).

Habang hindi masyadong kamangha-manghang stat-matalino hanggang sa napupunta ang mga railgun, dahil ang mga tunay na railgun ay may kakayahang makamit ang mga bilis na posibleng higit sa ~ 5000 m / s. Tandaan na si Mikoto ay isang middle-schooler na maaaring magpaputok ng walong shot ng mga ito bawat minuto, na parehas sa mga "tipikal" na railgun.

Ipagpalagay na ang barya ay maihahambing sa laki at bigat ng isang-kapat ng Estados Unidos, maaaring ipalagay na ang barya na ginagamit niya ay may bigat na humigit-kumulang limang gramo. Gamit ang formula na ito maaari nating makuha ang lakas ng pag-muck niya:

Enerhiya = 0.5 * (masa) (bilis)² = 0.5 * (0.005kg) (1030m / s)² = ~ 2652.25 joules

Kaya't si Mikoto ay naglalabas ng kaunti pang pinsala kaysa sa isang semi-awtomatikong rifle ng pag-atake.

Ngunit hindi iyan ang nakikita natin ngayon di ba?

Hindi masyado. Ngunit ano ang maaaring maging sanhi ng ganitong pagkakaiba-iba sa output?

Ayon sa Pahina 1, Kabanata 4 ng manga manga Railgun, manipulahin niya ang electromagnetism upang makamit ang kanyang mga resulta. Mukhang ito ay katwiran dahil kung ang magnetikong patlang ay sapat na nakatuon, maaari niyang mapabilis ang teorya lamang ng barya at / o mga kalapit na bagay.

Hayaan mong tingnan ulit ang pagsubok sa pool, mula sa yugto ng paglilinis ng pool (S1, ep. 2) mayroon kaming isang tinatayang pagtatantya ng mga sukat ng pool:

Hinahayaan sukatin ang mga bagay sa mga tuntunin ng taas ni Kuroko (~ 152cm)!

Kung nakikita na ang pool ay hindi taper o alinman sa pagtatapos, ipalagay na ang pool ay tungkol sa 14 Kurokos ang haba o ~ 21.28 m (oo tila maliit ito), at mga 11 Kurokos ang lapad, o ~ 16.72 m, sa pamamagitan ng mga linya sa ang sahig ng pool at medyo mas mababa sa ~ 0.9 Kuroko, o hinahayaan na sabihin na 1.36m ang lalim.

Tungkol naman sa nawalang tubig, kami maaari tangkaing isama ang dami ng balahibo ng tubig, sa pag-aakalang kalahati at kalahating hangin, hanapin ang bigat nito, atbp. Ngunit magiging tamad tayo dito at ipalagay na 1/1000 ng dami ng tubig sa pool ay nakakalat sa hangin nang masunog ang Mikoto ang kanyang railgun. Ang dami ng pool ay:

Dami = (1.36 m) * (21.28 m) * (16.72 m) = ~ 486.73 m³ Ng tubig

Dahil ang "gitna ng masa" ang balahibo ng tubig ay tila maihahambing na malapit sa tuktok ng gusali na uri ng gymnasium, magiging isang pagtatantya ng mata sa pintuan kumpara sa gusali na ipalagay na ito ay may taas na 10 m. Upang makalkula ang enerhiya na kinakailangan upang makamit ang isang bagay tulad nito ginagawa namin:

(Enerhiya na kinakailangan upang maiangat ang isang bagay) = (mass of object) * (acceleration dahil sa gravity) * (lift altitude).

Sa senaryong ito ipaalam sa amin i-cut ang isang grupo ng mga sulok at ipalagay na ang lahat ng lakas ng pagbaril ay papunta sa pag-angat ng tubig (kung saan hindi papansinin ang enerhiya na ginugol sa pag-init ng tubig, lumilikha ng malakas na pagsabog ng tunog, anumang dramatikong epekto ng hangin), pagkatapos ay mayroon

Enerhiya = (1/1000) * (~ 486.73 m³) * (1000 kg / m³ tubig) * (9.8 m / s²) * (10m) = ~ 47699.54 joules

Kung i-plug namin ito pabalik sa equation ng kinetic energy:

√ [(~ 47699.54 J) * 2 / (0.005 kg)] = ~ 4368.04 m / s

Kaya't ang tulin ng bilis ng kanyang railgun ay magiging ~ 4368.04 m / s.

Maaari lamang ipalagay na, dahil dapat nating igalang ang halaga ng canon na 1030 m / s, na marahil ang pinsala na dulot ng kakayahan ni Mikoto ay dahil sa kanyang pagmamanipula ng electromagnetic na dulot ng paggalaw ng barya sa hangin o ilang ibang kadahilanan ... Ngunit kung gayon muli, ano ang nalalaman natin tungkol sa pisika ng mundong ito kung saan ang Agham at Magic ay magkakasamang umiiral?

@Krazer sa pamamagitan ng hitsura nito, tila isang semi-olympic pool, 25m x 12.5m x 1.36m

+100

Maaaring ilipat ng elektrisidad ang tubig:

Sinasabi ng wiki na ang Misaka ay maaaring makabuo ng 1 bilyong volts.
(kahit na ang ilang mga mapagkukunan ay nagsasaad ng 5 bilyong volts, hinahayaan na maging MODEST )

Kung sisingilin niya ang barya, ang mabilis na paglipat ng singil mula sa barya patungo sa tubig ay magiging sanhi ng pagtataboy sa pagitan ng barya at ng nakapaligid na tubig, na pinalalabas ang tubig palayo sa pool. Ang mga shockwaves ay sumasalamin sa mga hangganan at sa ilalim ng pool, na itulak ang tubig sa ibabaw.

Maaari mong makita sa anime na ang lahat ng mga pagsabog ay may ilang kilid na kilusan, ngunit ang IKALAWANG pagsabog na ipinakita ay may isang napaka-natatanging. patagilid kilusan, hinting na ang epekto itulak ang tubig ng kaunti sa mga gilid pati na rin, pati na ang electrically singil na tubig na gumagalaw ang layo mula sa barya habang ang barya daanan ang pool.

Ang isyu ng pag-aalis ng singil ay hindi isang problema. Maaari siyang mag-AIM ng kidlat, kaya maaari nating ipalagay ang kanyang mga lakas na electromagnetic ay maaari ring baguhin ang pagkasira ng boltahe ng hangin sa paligid ng barya (sa pamamagitan ng pagdaragdag ng presyon sa paligid ng barya o paggawa ng vacuum.

Kailangan nating tingnan ang kapasidad ng barya

Ang radius ng isang kapat ay 13mm

Na may potensyal na 1 bilyong volts, ang singil ng barya ay

Ngayon, maaari nating kalkulahin ang lakas ng kuryente sa pagitan ng singil na barya at ng singil na tubig, at alang-alang sa kabutihan, ipalagay na:

kalahati ng singil ay inilipat sa tubig.
ang mga pader at ilalim ng swimming pool ay ganap mapag-isa at hindi masisira.
ang barya ay tumama sa ilalim kapag kalahati ng singil ay nailipat.
Ang tubig ay 1mm ang layo mula sa barya

Sa sitwasyong ito, ang puwersa sa pagitan ng barya at tubig ay kinakalkula sa batas ng coulomb:

Papunta kami sa Megajoule Dito.

Dahil sa dami ng 10% na tubig ng pool, ang lakas na iyon ay nagbibigay sa tubig ng isang pansamantalang pagpapabilis ng:

Ngayon, upang maiangat ang tubig ng 100 metro, kailangan nating i-imprint ang tubig ng bilis na 44.3m / s

Kaya't ang oras ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng barya at tubig bago mawala ang natitirang enerhiya:

Sinabi ni Krazer:
ginugol ng enerhiya ang pag-init ng tubig, lumilikha ng malakas na tunog ng pagsabog, anumang dramatikong epekto ng hangin

At iyon ang

na account para sa

Kahit na isasaalang-alang mo ang pagwawaldas ng singil, ang pinaliit na lakas ng pagtulak sa pagitan ng tubig, at iba pang maliliit na palagay dito, maraming lakas para sa lahat.

Mayroong maraming enerhiya saanman upang magamit sa anumang nais mo.

Ngunit sa palagay ko malinaw na ipinaliwanag nito kung saan nagmumula ang lakas na buhatin ang tubig.

Gayundin, kung kukuha ka ng mga kaganapan sa susunod na mga yugto, kapag gumagamit siya ng iba pang mga item kaysa sa isang barya

Isang higanteng robot na kuko at kalaunan sa isang buong higanteng robot

maaari mong makita na ang dami ng nakaimbak na enerhiya ay mas malaki, at gayundin ang mapanirang lakas. May katuturan, dahil ang kapasidad ng mga item na iyon ay mas malaki kaysa sa isang barya.

Maraming salamat sa Wolfram Alpha para sa mga kalkulasyon at imahe.

Higit pang mga teorya:

Ang kuryente ay maaaring mapanatili ang pagpapabilis ng barya kahit na naiwan nito ang "busal".

Kung sisingilin niya ang barya, makakabuo siya ng isa pang singil ng parehong pag-sign sa kanyang sarili pagkatapos na iwanan ng coin ang "busal". Kaya't kahit na ang barya ay umalis sa isang bilis na 1030m / s, maaari niya itong mapabilis kahit na ito ay pinaputok. Ngunit hindi man ito kinakailangan, dahil ...

Paikutin ang barya at isa sa pinaka nakakapinsalang puwersa: Harmonics.

Tulad ng nakikita natin mula sa graph ng wikipedia na ito, sa sandaling maabot ang maximum na resonance (1: 1), ang paglipat ng enerhiya ay tumataas nang malaki. Ang Wind Harmonics ay sapat na upang sirain ang isang tulay sa pamamagitan ng paggalaw nito tulad ng isang violin string. Kung maaari niyang paikutin ang barya upang ang dalas nito ay ganap na tumutugma sa magkakasabay na dalas ng pool, maaaring ilipat ang napakalaking enerhiya.

Napansin ko lang na ang tubig ay tatagal ng 9 segundo upang umakyat sa 100 metro sa 44.3 m / s. Dahil ang pagsabog ay tumatagal lamang ng ilang mga frame, maaari nating ipalagay na ang oras ng pakikipag-ugnay ay medyo MAS MAHABA SA 5ms, at ang paitaas na tubig ay pumapayat / sumisingaw pagkatapos ng tamaan ang 100m
Sa gayon, ang pool ay isang halimbawa lamang, madalas naming nakikita ang kanyang paghinto at pagsabog ng mga kotse sa hangin, gumawa ng sapat na init upang matunaw ang dalawang magkakasunod na metal bar, at iwanan ang isang malalim na gasgas sa lupa na nilakbay nito, kahit na walang direktang kontak. Tila parang may isa pang enerhiya bukod sa sobrang bilis ng barya.
Hindi rin banggitin na sa serye ng Railgun, ipinakita niya na maaari niyang itaguyod ang mga item maliban sa isang barya (katulad, isang higanteng braso ng robot at isang buong satellite) sa mga katulad na bilis.

Habang subhetikal, ito ang aking malakas na impression mula sa simula na ang sangkap ng projectile ay hindi direkta (at posibleng walang katuturan ang borderline) sa kanyang kakayahan.

Maaari siyang makabuo marami ng lakas
Ang enerhiya ay napupunta kung saan pumupunta ang projectile
Gayunpaman, hindi ito itinatag na ang projectile nagdadala ang enerhiya

Ang projectile ay maaaring maging isang beacon o pokus na uri ng sangkap, posibleng pulos sikolohikal na isa (na may diskarte na kabaligtaran ng sapalarang pagbaril sa pagsabog ng hindi kontroladong kuryente).

Naaalala ko ang pagbaril niya ng malaking projectile sa mga susunod na yugto, gayunpaman, maaaring mailapat pa rin ang haka-haka sa itaas.

+1, ito ay isang mahusay na paliwanag IMO. Maaaring may isang eksena kung saan ang mga tao ay nakakahanap ng isang barya sa kanya, ngunit naalala ko na maraming pagpapaputok ng kanyang railgun ang naging barya na naging barya, ipinapalagay kong natutunaw ito sa proseso (kung mayroon man manatili dito).
1 Ang isang paraan upang mapatunayan ito ay upang makita kung gumagamit siya ng anumang di-metal na gaya ng projectile. Kung ang kanyang Railgun ay talagang isang Railgun sa pang-agham na kahulugan, kailangang kumilos sa isang bagay na maaaring mapabilis sa electromagnetism, kaya isang metal na ilang uri. Kung maaari siyang gumamit ng mga item na hindi metal, kung gayon hindi ito tunay na isang railgun at ang paliwanag na ito ay magiging lubhang kapani-paniwala.

Pinagtatalunan ko na ito ay isang kaso ng Anime Physics sa pamamagitan ng pagtanggi sa mga kahaliling posibilidad na iminungkahi mo.

Tama ka - ang pagdadala ng gayong dami ng enerhiya bilang sandali ng pagkawalang-galaw ay imposible. Kahit na ang mga superpower ni Misaka ay isang mundo na malayo sa mga relativistic na bilis.
Ang enerhiya ay hindi maiimbak bilang singil sa barya, sapagkat ito ay patuloy na mawawala bilang "kidlat".
Ang lakas ay hindi maaaring nagmula sa lakas ng masa. Bukod sa nagresultang nakamamatay na radiation, upang palabasin ang lakas ng masa nang hindi gumagamit ng antimatter ay nangangahulugang naglalabas ng enerhiyang nukleyar. Ang enerhiyang nuklear ay maaari lamang palabasin sa ilalim ng matinding presyon (ang mga reaksyong nukleyar sa mga bomba ay sinimulan ng pag-compress ng Uranium gamit ang pagsabog ng isang mas maliit na bomba). Kung may makahanap ng isang halimbawa ng paghahanap ni Misaka ng kanyang barya pagkatapos niyang barilin ito, malinaw na tatanggihan ang pagtatalo ng mass energy.

Sa wakas, napatunayan ng Mythbusters sa video na ito na ang isang barya na naglalakbay sa 3 beses na ang bilis ng tunog (sa paligid ng bilis ng isang bala) ay nagpapasad lamang sa kongkreto.

Mahalaga rin na tandaan na (hanggang sa naaalala ko) ang mga kapangyarihang 'saykiko' ng uri na mayroon ang Misaka ay maluwag batay sa palaging popular, kamangha-manghang, dobleng maling interpretasyon ng pag-iisip na eksperimento ng pusa ni Schr's: katotohanan, at sa gayon ay binabago ang pang-unawa sa tamang pamamaraan ay dapat baguhin ang katotohanan. (O isang bagay na tulad nito. Mayroong nakapaligid na techno-babble, ngunit iyon ang tila naging kabuluhan nito.)

Kaya, isang kahaliling bagaman hindi gaanong kagiliw-giliw na paliwanag ng hindi katimbang na mga epekto ng kanyang railgun ay magiging isang bagay sa linya ng: Ang sariling pang-unawa ni Misaka kung gaano kalakas dapat ang railgun ay mali, na nagreresulta sa pinalaking epekto.

Lahat kayo ay nakakalimutan ang pangunahing katotohanan na ang pagsukat ng 1030 m / s ay kinuha habang nagpapaputok sa tubig. Ang mga epekto ng pag-drag sa barya na pinaputok sa tubig ay mas malaki ang sukat kaysa sa mga epekto ng pag-drag habang pinaputok sa hangin. Ang hangin ay halos isang libong beses na mas mababa sa siksik kaysa sa tubig. Kung isinasagawa namin ang equation para sa drag, nakakakuha kami ng lakas na lakas sa coin na 18,466 Newtons. [18466 = .5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / s) ^ 2 * .82 * 0.000042455m ^ 2]

Ang .82 ay ang drag coefficient para sa isang mahabang silindro tulad ng isang arcade coin, 1000kg / m ^ 3 ang density ng tubig, at .000042455m ^ 2 ang cross sectional area ng coin fired.

kung gumanap namin ang equation sa kabaligtaran upang malaman ang tulin ng barya sa hangin, maiiwan tayo sa isang bilis na 29,428m / s.

Tunog isang impiyerno ng maraming higit pa tulad ng isang tamang rail gun, hindi ba?

Ang 'A Certain Magical Index' ay mayroong 50 kakaibang mga light novel, 13 dami ng manga, 2 panahon ng anime, isang pelikula at isang pares ng mga video game.

Ang 'A Certain Scientific Railgun' ay mayroong 2 light novels, 11 dami ng manga, 2 panahon ng anime, isang OVA, at isang video game na sarili nito.

Sa wala sa mga mapagkukunang ito (na maaalala ko pa rin) ay ang trick ng railgun ni Misaka na ipinahiwatig na anupaman maliban sa isang arcade token (hindi isang barya, kaya't kahit na ito ay ferrous upang magsimula sa) paglalakbay ng tatlong beses sa bilis ng tunog.

At may isa pang kakaibang pag-aari ng pag-atake ng railgun - Mahuhuli ito ni Touma, ang batang lalaki na may anti-magic na kamao. (Tulad ng nakikita sa kabanata 7, dami 1 ng Railgun manga.)

Dahil maaaring mapawi ito ng Touma, nangangahulugan iyon na mayroon pa ring isang bagay na higit sa karaniwan tungkol sa barya, kahit na natutunaw ito. Ang supernatural na pag-aari na iyon ang magiging dahilan kung bakit mayroon itong puwersang nagtulak nang higit sa kung ano ang dapat magkaroon ng momentum lamang.

Wala akong katibayan para sa aking susunod na punto, ngunit naniniwala ako na ang magnetikong patlang ni Misaka ay patuloy na itulak nang maayos ang barya pagkatapos na umalis ito sa kanyang kamay. Ipapaliwanag nito ang parehong mga kakatwa nang maayos.

Huwag kalimutan sa episode na ginawa niya ang robot arm ay ginawa niya ito dahil ang tao ay nakaupo sa labas ng saklaw ng kanyang mga barya. Sa dulo ng sinag walang simpleng natitirang barya. Ipinaliwanag niya habang hinaharangan, nahuli, at pinaputok ang nasabing braso na may dahilan na kadalasang gumagamit siya ng mga barya.

Pinaghihinalaan kong maraming mga kadahilanan ang nagsasama upang magbigay ng kontribusyon sa kanyang potensyal na mapanirang kasama ang kanyang itinalagang katayuan sa badass, patuloy na pagbilis, pagkawalang-kilos, pag-ikot, hypersonic shockwave, at posibleng pag-convert ng bagay sa plasma.

Tandaan na marahil ay naglilipat din siya ng enerhiya upang labanan ang recoil at iba pang mapanirang mga aspeto ng pagpapaputok ng railgun. Ang kalasag na iyon ay sapat na upang ihinto ang nakadirekta ng maraming mga pagsabog ng nukleyar na may kakayahang mabilis na matunaw sa pamamagitan ng kongkreto at bakal sa kabila ng pagod na pagod ni Misaka sa oras na iyon. Sigurado ako na maaaring ito ay sapat na enerhiya maging sanhi ng pangalawang pagpabilis.

Ito ay isang kaso ng physics ng anime tulad ng ibang mga poster na tinukoy ngunit hindi ang iyong average na physics ng anime, sinabi sa ilang mga bahagi ng manga at ang index ng kapatid na serye na ang paraan ng paggana ng esper power ay sa pamamagitan ng pagmamanipula ng isang reality warping field upang magkasya sa estilo ng kanilang kapangyarihan. samakatuwid gumagana ang railgun ni misaka sapagkat mayroon itong sapat na reality warping energy at matematika sa likod nito