Bagaimana kereta api Misaka begitu merosakkan?

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

Dalam episod 1 Railgun, railgun Misaka mengungguli sebilangan besar kolam yang berukuran Olimpik. Kemudian dalam episod yang sama, terungkap bahawa senapang relnya bergerak dengan kecepatan 1030 m / s.

Namun, jumlahnya tidak bertambah.

Katakan Misaka menggunakan duit syiling 10 gram. Pada 1030 m / s, duit syiling itu mempunyai banyak tenaga:

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

Kolam renang bersaiz Olimpik mempunyai 2.500.000 kg air. Berdasarkan gambar di atas, kon itu mungkin bergerak sejauh 100 meter ke udara.

Oleh itu, katakanlah untuk kebaikan keraguan, bahawa hanya 10% air yang diangkat 100 meter ke udara.

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

Syiling itu memerlukan 2.45 * 10^8 Tenaga tenaga untuk menaikkan kolam renang seperti gambar di atas. Tetapi duit syilingnya hanya dapat disediakan 5304.5 Joules. Terdapat perbezaan kira-kira 4 pesanan magnitud.

Baiklah ... Sebelum ada yang menolak ini sebagai satu lagi kes fizik Anime, mari kita lihat apa lagi yang dapat menghasilkan begitu banyak tenaga:

Putaran duit syiling tidak ditangkap dalam halaju bersih 1030 m / s. Tetapi memandangkan momen inersia sedikit duit syiling, ia memerlukan putaran (relativistik?) Yang luar biasa untuk dibawa 10^8 Joules.
Bayaran duit syiling tidak dinyatakan dalam Anime. Mungkin Misaka entah bagaimana mempolarisasikan caj dalam duit syiling dan entah bagaimana membuatnya melepaskannya apabila bersentuhan dengan sasaran.
Tenaga jisim (E = mc^2) duit syiling adalah 9 * 10^14 Joules. Adakah ini yang dia buat?

Oleh itu, persoalannya adalah: Adakah penjelasan rasmi di mana koin mendapat begitu banyak tenaga? Atau kita dibiarkan menganggap ini sebagai kes fizik Anime yang lain?

Dan jika ada yang berminat dalam perbincangan sembang mengenai fizik di sini: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation menulis catatan blog, Penjelasan Ilmiah Tentu Railguns, tahun lalu. Malangnya, PDF yang dipautkan yang memuat nombor dan menunjukkan betapa salahnya ia telah hilang. IIRC, jawapannya di sini sudah merangkumi semua yang dinyatakannya.
@Mystical by Official adakah anda bermaksud penjelasan fizik semata-mata atau penjelasan kanonik?
@Mindwin Oleh "Rasmi" Maksud saya jika studio atau mana-mana pengarang telah mengatakan apa-apa.

Menurut anime dan manga, Mikoto memiliki "kecepatan moncong" 1030 m / s:

Sebaliknya, kereta api Angkatan Laut AS mempunyai kecepatan muncung 2520 m / s (~ 5600 mph atau ~ 7.5x kelajuan suara), dengan tenaga moncong 10.64 megajoule (10.64 juta joule). Yang mana mungkin setanding dengan jumlah tenaga dalam sebuah kereta bersaiz rata-rata yang bergerak pada 250 mph.

Secara perbandingan, senapang AK-47 mempunyai halaju muncung 715m / s (~ 1600 mph atau ~ 2x kelajuan bunyi), dengan tenaga muncung ~ 2010 joule (dengan andaian kartrij 7.62x39mm digunakan, tetapi mungkin berbeza bergantung pada jenis peluru).

Walaupun tidak begitu mengagumkan sejauh mana senapan kereta api, kerana senapang kereta api sebenarnya mampu mencapai kelajuan yang mungkin melebihi ~ 5000 m / s. Perhatikan bahawa Mikoto adalah pelajar sekolah menengah yang dapat melepaskan lapan tembakan per minit, yang setara dengan senapang kereta api "khas".

Dengan andaian duit syiling itu setanding dengan ukuran dan berat suku AS, seseorang boleh menganggap bahawa duit syiling yang dia gunakan mempunyai berat sekitar lima gram. Dengan menggunakan formula ini, kita dapat mengeluarkan tenaga:

Tenaga = 0.5 * (jisim) (halaju)² = 0.5 * (0.005kg) (1030m / s)² = ~ 2652.25 joule

Oleh itu, Mikoto menghasilkan sedikit kerosakan daripada senapang serangan separa automatik.

Tetapi bukan itu yang kita lihat sekarang bukan?

Tidak cukup. Tetapi apa yang boleh menyebabkan perbezaan output?

Menurut Halaman 1, Bab 4 dari manga Railgun, dia memanipulasi elektromagnetisme untuk mencapai hasilnya. Ini nampaknya masuk akal kerana jika medan magnet cukup fokus, dia secara teori dapat mempercepat hanya duit syiling dan / atau benda-benda yang berdekatan.

Sekarang mari kita lihat lagi ujian kolam, dari episod pembersihan kolam (S1, ep. 2) kita mempunyai anggaran anggaran dimensi kolam:

Mari kita mengukur perkara dari segi ketinggian Kuroko (~ 152cm)!

Melihat kolam tidak meruncing atau kedua-dua hujungnya, mari kita anggap bahawa kolam itu panjangnya sekitar 14 Kurokos atau ~ 21,28 m (ya itu kelihatannya agak kecil), dan sekitar 11 Kurokos lebar, atau ~ 16,72 m, di tepi garis lantai kolam dan sedikit kurang dari ~ 0,9 Kuroko, atau katakan kedalaman 1,36m.

Bagi air yang dipindahkan, kita boleh cubalah untuk mengintegrasikan isipadu air, dengan anggapan itu separuh dan setengah udara, anggap beratnya, dan lain-lain. Tetapi kita akan malas di sini dan menganggap bahawa 1/000 isipadu air kolam tersebar ke udara ketika Mikoto melepaskan tembakan kereta api miliknya. Kolam renang mempunyai jumlah:

Isipadu = (1,36 m) * (21,28 m) * (16,72 m) = ~ 486,73 m³ air

Oleh kerana "pusat jisim", air nampaknya sebanding berada di bahagian atas bangunan jenis gimnasium, jadi perkiraan pintu akan dibandingkan dengan bangunan yang menganggapnya setinggi 10 m. Untuk mengira tenaga yang diperlukan untuk mencapai sesuatu seperti ini, kita lakukan:

(Tenaga yang diperlukan untuk mengangkat objek) = (jisim objek) * (pecutan kerana graviti) * (ketinggian angkat).

Dalam senario ini mari kita memotong sudut dan menganggap bahawa semua tenaga tembakan masuk ke dalam mengangkat air (dengan mengabaikan tenaga yang dihabiskan untuk memanaskan air, membuat bunyi letupan kuat, sebarang kesan angin dramatik), maka kita mempunyai

Tenaga = (1/1000) * (~ 486.73 m³) * (1000 kg / m³ air) * (9.8 m / s²) * (10m) = ~ 47699.54 joule

Sekiranya kita memasukkannya ke belakang ke dalam persamaan tenaga kinetik:

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

Oleh itu, kecepatan moncong senapang kereta api adalah ~ 4368.04 m / s.

Kita hanya boleh menganggap bahawa, kerana kita harus menghormati nilai kanon 1030 m / s, mungkin kerosakan yang disebabkan oleh kemampuan Mikoto adalah disebabkan oleh manipulasi elektromagnetiknya yang disebabkan oleh duit syiling bergerak melalui udara atau faktor lain ... Tetapi sekali lagi, apa yang kita ketahui mengenai fizik dunia ini di mana Sains dan Sihir wujud bersama?

@Krazer dengan penampilannya, sepertinya kolam semi-olimpik, 25m x 12.5m x 1.36m

+100

Elektrik boleh menggerakkan air:

Wiki mengatakan bahawa Misaka dapat menghasilkan 1 bilion volt.
(walaupun beberapa sumber menyatakan 5 bilion volt, biarlah MODEL )

Sekiranya dia mengenakan duit syiling, pemindahan caj yang cepat dari duit syiling ke air akan menyebabkan tolakan antara duit syiling dan air di sekitarnya, mendorong air menjauh dari kolam. Gelombang kejut akan tercermin di sempadan dan dasar kolam, mendorong permukaan air ke atas.

Anda dapat melihat di anime bahawa semua letupan mempunyai pergerakan ke samping, tetapi letupan KEDUA yang dipaparkan mempunyai sangat khas. pergerakan ke samping, mengisyaratkan bahawa kesan mendorong air sedikit ke sisi juga, ketika air yang dicas elektrik bergerak menjauh dari koin sementara koin melintasi kolam.

Isu penghapusan pertuduhan tidak menjadi masalah. Dia dapat kilat AIM, jadi kita dapat menganggap kekuatan elektromagnetiknya juga dapat mengubah voltan pemecahan udara di sekitar koin (dengan meningkatkan tekanan di sekitar koin atau membuat vakum.

Kita perlu melihat kapasiti duit syiling

Jejari seperempat ialah 13mm

Dengan potensi 1 bilion volt, caj duit syiling adalah

Sekarang, Kita dapat mengira daya elektrik antara duit syiling yang dicas dan air yang dikenakan, dan untuk jangka masa pendek, mari kita anggap:

separuh cas telah dipindahkan ke air.
dinding dan bahagian bawah kolam renang sepenuhnya mengasingkan dan tidak dapat dihancurkan.
duit syiling telah mencecah bahagian bawah sekali separuh caj dipindahkan.
Airnya berjarak 1mm dari duit syiling

Dalam keadaan ini, Kekuatan antara duit syiling dan air dikira dengan undang-undang coulomb:

Kami sampai ke Megajoule Di Sini.

Memandangkan jisim 10% air kolam, kekuatan itu memberikan percepatan sesaat air:

Sekarang, untuk mengangkat air 100 meter, kita perlu mencantumkan kecepatan air 44.3m / s

Oleh itu, masa interaksi antara duit syiling dan air sebelum tenaga yang tersisa hilang:

Krazer berkata:
tenaga yang dihabiskan untuk memanaskan air, menimbulkan bunyi letupan kuat, kesan angin dramatik

Dan itu

yang menyumbang

Walaupun anda mengambil kira pembuangan caj, daya tolakan yang berkurang antara air, dan anggapan kecil lain di sini, terdapat banyak tenaga untuk segalanya.

Terdapat banyak tenaga di mana sahaja untuk digunakan dengan cara yang anda mahukan.

Tetapi saya fikir ini jelas menerangkan dari mana tenaga untuk mengangkat air berasal.

Juga, jika anda mengambil peristiwa episod kemudian, ketika dia menggunakan barang lain daripada duit syiling

Cakar robot gergasi dan kemudian robot gergasi keseluruhan

anda dapat melihat bahawa jumlah tenaga yang disimpan lebih besar, dan begitu juga dengan kekuatan yang merosakkan. Masuk akal, kerana kapasiti barang-barang itu lebih besar daripada duit syiling.

Terima kasih banyak kepada Wolfram Alpha untuk pengiraan dan gambar.

Lebih banyak teori:

Tenaga elektrik dapat terus mempercepat duit syiling walaupun setelah keluar dari "moncong".

Sekiranya dia mengenakan duit syiling, dia boleh menghasilkan tanda lain yang sama pada dirinya sendiri setelah duit syiling itu meninggalkan "moncong". Oleh itu, walaupun duit syiling itu berangkat dengan kecepatan 1030m / s, dia dapat mempercepatnya walaupun ia dipecat. Tetapi itu tidak perlu, kerana ...

Spin koin dan salah satu kekuatan yang paling merosakkan: Harmonik.

Seperti yang dapat kita lihat dari grafik wikipedia ini, setelah resonans maksimum (1: 1) tercapai, pemindahan tenaga meningkat secara mendadak. Wind Harmonics cukup untuk menghancurkan jambatan dengan menggerakkannya seperti tali biola. Sekiranya dia dapat memutar duit syiling sehingga frekuensi sesuai dengan frekuensi harmonik kolam, tenaga besar dapat dipindahkan.

Saya baru sahaja menyedari bahawa air memerlukan masa 9 saat untuk naik 100 meter dengan jarak 44.3 m / s. Oleh kerana letupan hanya memerlukan beberapa bingkai, kita boleh menganggap masa hubungannya sedikit lebih lama dari 5ms, dan air ke atas hanya menipis / menguap setelah mencecah 100m
Nah, kolam itu hanya satu contoh, kita sering melihatnya berhenti dan meletupkan kereta di udara, menghasilkan haba yang cukup untuk mencairkan dua batang logam berturut-turut, dan meninggalkan kesan yang mendalam di bumi yang dilaluinya, walaupun tanpa hubungan langsung. Seolah-olah ada tenaga lain selain dari kecepatan duit syiling.
Belum lagi dalam siri Railgun, dia menunjukkan bahawa dia dapat mendorong barang selain dari duit syiling (yaitu, lengan robot gergasi dan seluruh satelit) ke halaju yang serupa.

Walaupun bersifat subjektif, sejak awal saya merasa kuat bahawa komponen proyektil tidak langsung (dan mungkin tidak berkaitan) dengan kemampuannya.

Dia boleh menghasilkan banyak tenaga
Tenaga pergi ke mana proyektil pergi
Walau bagaimanapun, tidak terbukti bahawa projektil membawa tenaga

Proyektil itu mungkin hanya sebagai suar atau komponen fokus, mungkin semata-mata psikologi (dengan teknik yang berlawanan dengan hanya secara tidak langsung mengeluarkan letupan elektrik yang tidak terkawal).

Saya ingat dia menembak peluru besar di episod kemudian, namun spekulasi di atas mungkin masih berlaku.

+1, ini adalah penjelasan hebat IMO. Mungkin ada pemandangan di mana orang menjumpai duit syiling miliknya, tetapi saya ingat bahawa banyak tembakan kereta api miliknya yang menjadikan koin itu menjadi balok, saya anggap mencairkannya dalam proses (jika ada yang tersisa sama sekali).
1 Cara untuk mengesahkan ini adalah dengan melihat apakah dia pernah menggunakan benda bukan logam sebagai peluru. Sekiranya Railgun-nya sebenarnya Railgun dalam pengertian saintifik, ia harus bertindak pada sesuatu yang dapat dipercepat dengan elektromagnetisme, jadi logam semacam. Sekiranya dia dapat menggunakan barang-barang bukan logam, maka itu bukan sebenarnya kereta api dan penjelasan ini akan sangat meyakinkan.

Saya berpendapat bahawa ini adalah kes Anime Physics dengan menolak kemungkinan alternatif yang anda cadangkan.

Anda betul - membawa sejumlah tenaga kerana momen inersia tidak mungkin. Bahkan kuasa besar Misaka adalah dunia yang jauh dari kepantasan relativistik.
Tenaga tidak dapat disimpan sebagai muatan dalam duit syiling, kerana ia akan terus hilang sebagai "kilat".
Tenaga itu tidak boleh datang dari tenaga jisim. Selain radiasi mematikan yang dihasilkan, untuk melepaskan tenaga massa tanpa menggunakan antimateri berarti melepaskan tenaga nuklear. Tenaga nuklear hanya dapat dilepaskan di bawah tekanan yang melampau (reaksi nuklear dalam bom dimulai dengan memampatkan Uranium dengan letupan bom yang lebih kecil). Sekiranya seseorang dapat menemui contoh Misaka yang menjumpai duit syilingnya setelah dia menembaknya, itu jelas akan membantah hujah tenaga massa.

Akhirnya, Mythbusters membuktikan dalam video ini bahawa duit syiling yang bergerak pada kecepatan suara 3 kali ganda (sekitar kelajuan peluru) hanya lekuk konkrit.

Perlu juga diperhatikan bahawa (sejauh yang saya ingat) kekuatan 'psikik' dari jenis yang Misaka miliki berdasarkan pada salah tafsir yang sangat popular, hebat, yang salah dari percubaan pemikiran kucing Schr: kanak-kanak itu: persepsi itu mempengaruhi realiti, dan dengan itu mengubah persepsi dengan cara yang betul harus mengubah realiti. (Atau sesuatu seperti itu. Ada tekno-babble sekitarnya, tetapi sepertinya intinya.)

Oleh itu, penjelasan alternatif walaupun kurang menarik mengenai kesan senapang kereta api yang tidak seimbang akan menjadi seperti: Persepsi Misaka sendiri tentang betapa kuatnya kereta api itu salah, mengakibatkan kesan yang berlebihan.

Kalian semua lupa fakta asas bahawa pengukuran 1030 m / s diambil semasa menembakkan ke dalam air. Kesan seretan pada duit syiling yang ditembakkan ke dalam air jauh lebih besar daripada kesan seretan semasa ditembakkan melalui udara. Udara hampir seribu kali kurang tumpat daripada air. Sekiranya kita melakukan persamaan untuk seretan, kita akan menghasilkan kekuatan kekuatan pada duit syiling 18,466 Newton. [18466 = .5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / s) ^ 2 * .82 * 0.000042455m ^ 2]

.82 adalah pekali seret untuk silinder panjang seperti duit syiling arked, 1000kg / m ^ 3 adalah ketumpatan air, dan .000042455m ^ 2 adalah luas keratan rentas duit syiling yang dipecat.

jika kita melakukan persamaan secara terbalik untuk mengetahui halaju duit syiling di udara, kita akan dibiarkan dengan kecepatan 29,428m / s.

Kedengarannya seperti senjata api yang betul, bukan?

'A tertentu Magical Index' mempunyai 50 novel cahaya ganjil, 13 jilid manga, 2 musim anime, sebuah filem dan beberapa permainan video.

'A Scientific Railgun tertentu' mempunyai 2 novel ringan, 11 jilid manga, anime 2 musim, OVA, dan permainan video sendiri.

Tidak ada sumber-sumber ini (yang saya ingat, bagaimanapun) adalah muslihat kereta api Misaka yang disiratkan sebagai apa-apa selain token arked (bukan duit syiling, itulah sebabnya ia sangat sukar untuk memulakannya) melakukan perjalanan dengan kecepatan tiga kali ganda.

Dan ada satu sifat pelik yang lain dari serangan kereta api - Touma, anak lelaki dengan penumbuk anti-sihir, dapat menangkapnya. (Seperti yang dapat dilihat dalam bab 7, jilid 1 dari manga Railgun.)

Oleh kerana Touma dapat menghilangkannya, itu berarti masih ada sesuatu yang luar biasa mengenai koin itu, walaupun ia mencair. Kekayaan ghaib itulah sebabnya ia mempunyai daya tolak di atas apa yang seharusnya ada pada momentum sahaja.

Saya tidak mempunyai bukti untuk titik seterusnya, tetapi saya percaya bahawa medan magnet Misaka terus menolak duit syiling setelah ia meninggalkan tangannya. Itu akan menjelaskan kedua-dua keanehan itu.

Jangan lupa dalam episod dia melakukan lengan robot yang dia lakukan kerana orang itu duduk di luar rentang duit syilingnya. Di hujung balok tidak ada duit syiling yang tersisa. Dia menjelaskan ketika dia menyekat, menangkap, dan melepaskan tembakan mengatakan ada sebab dia biasanya menggunakan duit syiling.

Saya mengesyaki beberapa faktor bergabung untuk menyumbang kepada potensi merosakkannya termasuk status badass yang ditentukan, pecutan berterusan, inersia, putaran, gelombang kejutan hipersonik, dan kemungkinan penukaran jirim menjadi plasma.

Ingatlah dia juga mungkin mengalihkan tenaga untuk melawan kemunduran dan aspek pemusnah lain dari menembak senapang. Perisai itu cukup untuk menghentikan letupan banyak nuklear yang diarahkan mampu mencair dengan cepat melalui konkrit dan keluli walaupun Misaka habis pada masa itu. Saya yakin ini mungkin tenaga yang mencukupi menyebabkan pecutan sekunder.

Ini adalah kes fizik anime seperti poster lain yang disinggung tetapi bukan fizik anime rata-rata anda, dikatakan di bahagian tertentu dari indeks siri manga dan kakak bahawa cara kerja kuasa esper adalah dengan memanipulasi medan melengkapkan realiti agar sesuai dengan gaya kekuatan mereka. oleh itu senapang kereta api misaka berfungsi kerana ia mempunyai tenaga dan matematik realiti yang mencukupi di belakangnya