Як рейковий пістолет Місаки такий руйнівний?

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

В епізоді 1 Рейлгуна рейковий пістолет Місаки закінчує значну частину того, що здається басейном олімпійських розмірів. Пізніше в тому ж епізоді виявляється, що її залізничний пістолет рухається зі швидкістю 1030 м / с.

Однак цифри не складаються.

Припустимо, Місака використовує монети 10 грамів. В 1030 м / с, ця монета має стільки енергії:

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 олімпійських розмірів має 2 500 000 кг води. Виходячи із зображення вище, цей конус, ймовірно, проходить близько 100 метрів у повітря.

Отже, скажімо на користь сумнівів, що лише 10% води піднімається на 100 метрів у повітря.

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

Потрібна монета 2.45 * 10^8 Джоулі енергії для підняття басейну, як показано вище. Але її монета може лише забезпечити 5304.5 Joules. Існує різниця приблизно в 4 порядки.

Гаразд ... Перш ніж хтось сприйме це як лише черговий випадок фізики аніме, давайте розглянемо, що ще може виробляти стільки енергії:

Спін монети не фіксується з чистою швидкістю 1030 м / с. Але враховуючи момент інерції маленької монети, для її проведення знадобиться колосальна (релятивістська?) Кількість обертання 10^8 Джоулі.
Заряд монети не вказаний в аніме. Можливо, Місака якимось чином поляризує заряд у монеті і якимось чином змушує її звільнятися при контакті з ціллю.
Маса-енергія (E = mc^2) монети є 9 * 10^14 Джоулі. Це те, що вона зробила?

Тож запитання: чи є якесь офіційне пояснення, звідки у монети стільки енергії? Або нам залишається заперечити це як черговий випадок фізики аніме?

А якщо хтось зацікавлений у чатовій дискусії про фізику тут: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation написала повідомлення в блозі "Певне наукове пояснення залізничних пістолетів" минулого року. На жаль, зв’язаний PDF-файл, в якому було вказано цифри та засвічений, наскільки неправильно це, здається, був загублений. IIRC, відповіді тут уже охоплюють все, що він сказав.
@Mystical від Official ви маєте на увазі суто фізичне пояснення чи канонічне пояснення?
@Mindwin Під "Офіційним" я маю на увазі, якщо студія або хтось із авторів щось сказав.

Згідно з аніме та мангою, Мікото має "дульну швидкість" 1030 м / с:

На відміну від цього, залізничний пістолет ВМС США має дульну швидкість 2520 м / с (~ 5600 миль на годину або ~ 7,5 рази швидкість звуку), а дульна енергія становить 10,64 мегаджауля (10,64 мільйона джоулів). Що, мабуть, можна порівняти з кількістю енергії в автомобілі середнього розміру, що рухається зі швидкістю 250 миль / год.

Порівняно, гвинтівка АК-47 має дульну швидкість 715 м / с (~ 1600 миль / год або ~ 2x швидкість звуку), при дульній енергії ~ 2010 джоулів (припускаючи, що використовуються патрони 7,62x39 мм, але вони можуть змінюватися залежно від тип боєприпасів).

Хоча це не дуже вражаюче в статистичному відношенні, що стосується залізничних пістолетів, оскільки фактичні залізничні пістолети здатні досягати швидкості, можливо, більше ~ 5000 м / с. Візьміть до уваги, що Мікото - середній школяр, який може вистрілити вісім пострілів за хвилину, що відповідає рівню "типових" залізничних пістолетів.

Вважаючи монету порівнянною з розміром і вагою американського кварталу, можна припустити, що монета, яку вона використовує, має вагу близько п’яти грамів. Використовуючи цю формулу, ми можемо отримати дульну енергію:

Енергія = 0,5 * (маса) (швидкість)² = 0,5 * (0,005 кг) (1030 м / с)² = ~ 2652,25 джоулів

Тож Mikoto завдає трохи більшої шкоди, ніж напівавтоматична штурмова гвинтівка.

Але це не те, що ми бачимо зараз, чи не так?

Не зовсім. Але що може спричинити таку різницю у випуску?

Відповідно до сторінки 1, глава 4 манґи Railgun, вона маніпулює електромагнетизмом для досягнення своїх результатів. Це здається правдоподібним, оскільки якби магнітне поле було достатньо сфокусованим, вона теоретично могла б прискорити лише монету та / або прилеглі предмети.

Тепер давайте ще раз подивимося на тест басейну, з епізоду очищення басейну (S1, еп. 2) ми маємо приблизну оцінку розмірів басейну:

Давайте виміряємо речі з точки зору зросту Куроко (~ 152 см)!

Вбачаючи, що басейн не звужується або не закінчується, давайте припустимо, що басейн має довжину приблизно 14 Курокос або ~ 21,28 м (так, здається, якось маленький), і шириною близько 11 Курокос, або ~ 16,72 м, лініями на дно басейну і трохи менше ~ 0,9 Куроко, або, скажімо, глибина 1,36 м.

Що стосується витісненої води, ми міг спробувати інтегрувати об'єм шлейфу води, припустивши, що це половина-половина повітря, знайти його вагу і т. д. Але ми будемо тут лінуватися і припустити, що 1/1000 обсягу води в басейні було розпорошено в повітрі, коли Мікото стріляв її рейковий пістолет. Басейн мав би обсяг:

Об'єм = (1,36 м) * (21,28 м) * (16,72 м) = ~ 486,73 м³ води

Оскільки "центр маси" шлейф води, схоже, порівнянний біля верхньої частини будівлі гімназійного типу, буде оцінка очей дверей у порівнянні з будівлею, припустимо, що вона має висоту 10 м. Для того, щоб розрахувати енергію, необхідну для досягнення чогось подібного, ми робимо:

(Енергія, необхідна для підняття об’єкта) = (маса об’єкта) * (прискорення за рахунок сили тяжіння) * (висота підйому).

У цьому сценарії дозвольмо вирізати купу кутів і припустити, що вся енергія пострілу йде на підйом води (за допомогою якої ігнорується витрачена енергія, що нагріває воду, створюючи звуки сильного вибуху, будь-якого драматичного ефекту вітру), тоді ми мати

Енергія = (1/1000) * (~ 486,73 м³) * (1000 кг / м³ вода) * (9,8 м / с²) * (10м) = ~ 47699,54 джоулів

Якщо підключити його назад до рівняння кінетичної енергії:

√ [(~ 47699,54 Дж) * 2 / (0,005 кг)] = ~ 4368,04 м / с

Отже, дульна швидкість її залізничного рушниці становила б ~ 4368,04 м / с.

Можна лише припустити, що, оскільки ми повинні поважати значення канону 1030 м / с, можливо шкода, заподіяна здатністю Мікото, пов’язана з її маніпуляцією електромагнітними, спричиненими рухами монети по повітрю чи якимось іншим фактором ... Але знову ж таки, що ми знаємо про фізику цього світу, де Наука і Магія співіснують?

@Krazer на вигляд здається напіволімпійським басейном, 25 м х 12,5 м х 1,36 м

+100

Електрика може рухати воду:

У вікі сказано, що Місака може генерувати 1 мільярд вольт.
(незважаючи на те, що в деяких джерелах зазначено 5 мільярдів вольт, давайте будемо СКОРІШИМ )

Якщо вона зарядить монету, швидкий перенос заряду від монети у воду призведе до відштовхування монети від навколишньої води, відштовхуючи воду від басейну. Ударні хвилі відображалися на кордонах і дні басейну, штовхаючи поверхневі води вгору.

Ви можете бачити в аніме, що всі вибухи мають певний боковий рух, але ДРУГИЙ вибух має дуже характерний характер. рух убік, натякаючи, що удар також трохи штовхає воду в сторони, оскільки електрично заряджена вода віддаляється від монети, поки монета перетинає басейн.

Питання розсіювання заряду не є проблемою. Вона може прицілювати блискавку, тому ми можемо припустити, що її електромагнітні сили також можуть змінити напругу пробою повітря навколо монети (або збільшивши тиск навколо монети, або зробивши вакуум.

Нам потрібно подивитися на ємність монети

Радіус чверті 13 мм

При потенціалі 1 мільярд вольт заряд монети становить

Тепер ми можемо розрахувати електричну силу між зарядженою монетою та зарядженою водою, і для стислості припустимо:

половина заряду перейшла у воду.
стіни та дно басейну повністю ізолянт і незнищенна.
монета потрапила в дно після передачі половини заряду.
Вода знаходиться на відстані 1 мм від монети

У цій ситуації сила між монетою та водою обчислюється за законом Кулона:

Ми дістаємось до Мегаджауля тут.

Враховуючи масу 10% води басейну, ця сила надає воді моментальне прискорення:

Тепер, щоб підняти воду на 100 метрів, нам потрібно відбивати воду зі швидкістю 44,3 м / с

Отже, час взаємодії монети з водою до того, як енергія, що залишилася, розвіється, робить:

Кразер сказав:
енергія, витрачена на розігрівання води, створюючи звуки сильний вибух, будь-який драматичний ефект вітрів

І це

що становить

Навіть якщо взяти до уваги розсіювання заряду, зменшувальну силу відштовхування між водою та інші невеликі припущення, тут є достатньо енергії на все.

Всюди достатньо енергії, яку можна використати будь-яким способом.

Але я думаю, що це чітко пояснює, звідки береться енергія для підйому води.

Крім того, якщо взяти події пізніших епізодів, коли вона використовує інші предмети, крім монети

Кігать-гігантський робот, а згодом і цілий робот-гігант

ви можете бачити, що кількість накопиченої енергії більша, а також руйнівна сила. Це має сенс, оскільки ємність цих предметів більша, ніж ємність монети.

Велике спасибі Wolfram Alpha за розрахунки та зображення.

Інші теорії:

Електрика може продовжувати прискорювати монету навіть після того, як вона залишила "морду".

Якщо вона зарядить монету, вона може генерувати на собі ще один заряд того самого знака після того, як монета покине «морду». Отже, навіть якщо монета виїжджає зі швидкістю 1030 м / с, вона може прискорити її навіть після вистрілу. Але це навіть не потрібно, тому що ...

Спін монети і одна з найбільш руйнівних сил: гармоніка.

Як ми бачимо з цього графіку Вікіпедії, як тільки досягається максимальний резонанс (1: 1), передача енергії різко зростає. Гармоніки вітру достатньо, щоб зруйнувати міст, рухаючи його, як скрипкову струну. Якщо вона зможе обертати монету, щоб її частота повністю відповідала гармонійній частоті пулу, масивна енергія могла б передаватися.

Я щойно помітив, що вода займе 9 секунд, щоб піднятися на 100 метрів зі швидкістю 44,3 м / с. Оскільки вибух займає лише декілька кадрів, ми можемо припустити, що час контакту трохи довший, ніж 5 мс, а вода вгору просто розріджується / випаровується після удару 100 м
Ну, басейн - це лише один приклад, ми часто бачимо, як вона зупиняється і вибухає машини в повітрі, виробляє достатньо тепла, щоб розплавити дві послідовні металеві прутки і залишить глибоку подряпину на землі, по якій вона подорожувала, навіть без прямого контакту. Здавалося б, окрім самої швидкості монети є ще одна енергія.
Також не кажучи вже про те, що в серії Railgun вона показала, що може рухати предмети, крім монети (а саме, гігантську руку робота та цілий супутник), до подібних швидкостей.

Хоча я суб’єктивний, з самого початку у мене було сильне враження, що компонент снаряда є непрямим (і, можливо, не має значення) для її здатності.

Вона може виробляти багато енергії
Енергія йде туди, куди йде снаряд
Однак не встановлено, що снаряд несе енергія

Снаряд може бути просто маяком або фокусним компонентом, можливо, чисто психологічним (при цьому техніка протилежна просто випадковому вистрілюванню спалахів неконтрольованої електрики).

Я пам’ятаю, як вона стріляла у великі снаряди в наступних епізодах, однак, припущення вище, можливо, все ще стосується.

+1, це чудове пояснення IMO. Можливо, там була сцена, коли люди знаходять її монету, але я пам’ятаю, що при багатьох стрільбах її залізничного кулемета монета стала пучком, я припускаю, що вона плавиться в процесі (якщо щось від неї взагалі залишиться).
1 Спосіб перевірити це - перевірити, чи використовує вона коли-небудь щось неметалеве як снаряд. Якщо її залізничний пістолет насправді є залізничним пістолетом у науковому сенсі, йому довелося б діяти на щось, що може бути прискорене за допомогою електромагнетизму, тобто якийсь метал. Якщо вона може використовувати неметалеві предмети, то це насправді не залізничний пістолет, і це пояснення було б дуже переконливим.

Я стверджую, що це випадок фізики аніме, спростовуючи запропоновані вами альтернативні можливості.

Ви маєте рацію - нести таку кількість енергії, як момент інерції, неможливо. Навіть наддержави Місаки - це світ, далекий від релятивістських швидкостей.
Енергія не може зберігатися як заряд у монеті, оскільки вона буде продовжувати розсіюватися як "блискавка".
Енергія не могла походити від масової енергії. Крім смертельного випромінювання, виділення енергії маси без використання антиречовини означало б виділення ядерної енергії. Ядерна енергія може бути виділена лише під надзвичайним тиском (ядерні реакції в бомбах ініціюються стисненням урану вибухом меншої бомби). Якщо хтось міг знайти приклад того, як Місака знайшла свою монету після того, як вона її розстріляла, це однозначно спростує аргумент масової енергії.

Врешті-решт, у цьому відео "Розбивачі міфів" довели, що монета, що рухається зі швидкістю звуку, що в 3 рази перевищує швидкість кулі, - просто вбиває бетон.

Варто також зазначити, що (наскільки я пам’ятаю) `` психічні '' сили типу Місаки вільно базуються на постійно популярному, фантастичному, подвійному неправильному тлумаченні експерименту мислення кота Шредінгера: що сприйняття впливає реальність, а отже, правильне змінення сприйняття повинно змінити реальність. (Або щось подібне. Був навколишній техно-лепет, але це, здавалося, суть цього.)

Таким чином, альтернативне, хоча й менш цікаве пояснення непропорційних наслідків її рельсового пістолета було б чимось подібним: власне уявлення Місаки про те, наскільки потужним має бути рельсовий пістолет, є неправильним, що призводить до перебільшених ефектів.

Ви, хлопці, забуваєте основний факт, що вимірювання 1030 м / с проводилось під час стрільби у воду. Вплив опору на монету, випущену у воду, набагато більший за величину, ніж ефект опору при стрільбі по повітрю. Повітря майже в тисячу разів менш щільне, ніж вода. Якщо ми виконуємо рівняння для опору, ми отримуємо силу сили на монеті 18 466 ньютонів. [18466 = .5 * 1000кг / м ^ 3 * (1030м / с) ^ 2 *, 82 * 0.000042455м ^ 2]

.82 - коефіцієнт опору для довгого циліндра, такого як аркадна монета, 1000 кг / м ^ 3 - щільність води, а .000042455m ^ 2 - площа поперечного перерізу випущеної монети.

якщо виконати рівняння в зворотному порядку, щоб з’ясувати швидкість монети в повітрі, у нас залишиться швидкість 29 428 м / с.

Здається, це набагато більше схоже на правильний залізничний пістолет, чи не так?

"Певний магічний покажчик" містить 50 непарних легких романів, 13 томів манги, 2 сезони аніме, фільм та пару відеоігор.

"Певний науковий залізничний пістолет" має 2 легкі романи, 11 томів манги, 2 сезони аніме, OVA та власну відеогру.

В жодному з цих джерел (що я все-таки пам’ятаю) підступний трюк Місаки не передбачає будь-що інше, як аркадний жетон (а не монета, тому для початку навіть залізний), що рухається в три рази більше швидкості звуку.

І є ще одна дивна властивість нападу на рельсовий пістолет - Тоума, хлопчик з кулаком проти магії, може його зловити. (Як видно з розділу 7, том 1 манги Railgun).

Оскільки Тоума може її розвіяти, це означає, що в монеті все ще є щось надприродне, навіть коли вона тане. Цією надприродною властивістю буде те, чому вона має штовхаючу силу набагато вищу, ніж вона повинна мати лише на імпульсі.

У мене немає доказів для мого наступного пункту, але я вважаю, що магнітне поле Місаки просто продовжує добре штовхати монету після того, як вона покине її руку. Це добре пояснило б обидва дивацтва.

Не забуваймо в епізоді, що вона зробила робот-руку, вона зробила це тому, що людина сиділа поза зоною дії її монет. На кінці променя просто не залишилося жодної монети. Вона пояснила, як заблокувала, зловила і вистрілила, сказав, що є причина, через яку вона зазвичай використовує монети.

Я підозрюю, що кілька факторів, що поєднуються, сприяють її руйнівному потенціалу, включаючи визначений статус поганого стану, постійне прискорення, інерцію, обертання, гіперзвукову ударну хвилю та можливе перетворення речовини в плазму.

Пам’ятайте, що вона, ймовірно, також відволікає енергію для боротьби із віддачею та іншими руйнівними аспектами стрільби із залізничної зброї. Такого екранування достатньо, щоб зупинити спрямовані багаторазові ядерні вибухи, здатні швидко плавитися через бетон і сталь, незважаючи на те, що Місака виснажився на той момент. Я впевнений, що цього може бути достатньо енергії, що спричиняє вторинне прискорення.

Це випадок фізики аніме, оскільки інші плакати згадували, але не вашу середню фізику аніме, в деяких частинах манги та індексу сестер-сестер говориться, що спосіб роботи есперсних сил полягає в маніпулюванні полем викривлення реальності, щоб відповідати стиль своїх повноважень. тому залізничний пістолет Місаки працює, тому що за ним достатня енергія викривлення реальності та математика