Почему рейлган Мисаки настолько разрушителен?

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

В первом эпизоде «Рейлгана» рейлган Мисаки доводит до конца большую часть того, что кажется бассейном олимпийского размера. Позже в том же эпизоде выясняется, что ее рельсотрон летит со скоростью 1030 м / с.

Однако цифры не сходятся.

Предположим, Мисака использует 10-граммовые монеты. В 1030 м / с, у этой монеты столько энергии:

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

В бассейне олимпийских размеров 2 500 000 кг воды. Судя по изображению выше, этот конус, вероятно, поднимается в воздух на добрых 100 метров.

Так что давайте предположим, что только 10% воды поднимается на 100 метров в воздух.

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

Монета нуждается 2.45 * 10^8 Джоули энергии для подъема бассейна, как показано выше. Но ее монета может дать только 5304.5 Joules. Разница примерно на 4 порядка.

Хорошо ... Прежде чем кто-либо отклонит это как еще один случай физики аниме, давайте посмотрим, что еще может производить столько энергии:

Вращение монеты не фиксируется чистой скоростью 1030 м / с. Но учитывая момент инерции маленькой монеты, ей потребуется огромное (релятивистское?) Количество вращения, чтобы 10^8 Джоули.
Заряд монеты в аниме не указан. Возможно, Мисака каким-то образом поляризует заряд в монете и каким-то образом заставляет ее высвобождаться при контакте с целью.
Масса-энергия (E = mc^2) монеты 9 * 10^14 Джоули. Это то, что она сделала?

Возникает вопрос: есть ли какое-нибудь официальное объяснение того, откуда монета получает столько энергии? Или нам остается отклонить это как еще один случай физики аниме?

А если кому-то интересно обсуждение физики в чате здесь: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation написал в блоге сообщение «Определенное научное объяснение рельсотрона» в прошлом году. К сожалению, связанный PDF-файл, в котором были указаны цифры и абажур, был потерян. IIRC, ответы здесь уже охватывают все, что он сказал.
@Mystical by Official, вы имеете в виду чисто физическое объяснение или каноническое объяснение?
@Mindwin Под "официальным" я подразумеваю, сказали ли что-нибудь студия или кто-либо из авторов.

Согласно аниме и манге, у Микото "начальная скорость" 1030 м / с:

Напротив, рельсотрон ВМС США имеет начальную скорость 2520 м / с (~ 5600 миль в час или ~ 7,5 скорости звука) с дульной энергией 10,64 мегаджоулей (10,64 миллиона джоулей). Что, вероятно, сопоставимо с количеством энергии в автомобиле среднего размера, движущемся со скоростью 250 миль в час.

Для сравнения, автомат АК-47 имеет начальную скорость 715 м / с (~ 1600 миль / ч или ~ 2x скорость звука) с дульной энергией ~ 2010 джоулей (при условии использования патронов 7,62x39 мм, но может варьироваться в зависимости от тип боеприпасов).

Хотя это не очень впечатляющая статистика по рельсотронам, поскольку настоящие рельсотроны способны развивать скорость, возможно, более ~ 5000 м / с. Обратите внимание, что Микото - ученик средней школы, который может сделать восемь выстрелов из них в минуту, что на уровне "типичных" рейлганов.

Предполагая, что монета сравнима по размеру и весу с четвертью США, можно предположить, что монета, которую она использует, имеет вес около пяти граммов. Используя эту формулу, мы можем получить дульную энергию:

Энергия = 0,5 * (масса) (скорость)² = 0,5 * (0,005 кг) (1030 м / с)² = ~ 2652,25 джоулей

Таким образом, Микото наносит немного больше урона, чем полуавтоматическая штурмовая винтовка.

Но это не то, что мы видим сейчас, не так ли?

Не совсем. Но что могло вызвать такую разницу в выходе?

Согласно странице 1, главе 4 манги Railgun, она манипулирует электромагнетизмом для достижения своих результатов. Это кажется правдоподобным, поскольку, если бы магнитное поле было достаточно сфокусированным, она теоретически могла бы ускорять только монету и / или близлежащие объекты.

Теперь давайте снова посмотрим на тест бассейна, из эпизода очистки бассейна (S1, эпизод 2) у нас есть приблизительная оценка размеров бассейна:

Давайте измерять рост Куроко (~ 152 см)!

Учитывая, что бассейн не сужается и не кончается, давайте предположим, что длина бассейна составляет около 14 куроко, или ~ 21,28 м (да, он действительно кажется небольшим), и около 11 куроко в ширину, или ~ 16,72 м, по линиям на дно бассейна и немного меньше ~ 0,9 Куроко, или, скажем, 1,36 м в глубину.

Что касается вытесненной воды, мы мог попытаться интегрировать объем водяного шлейфа, предполагая, что это половина и половина воздуха, найти его вес и т. д. Но мы будем ленивы здесь и предположим, что 1/1000 объема воды в бассейне была рассеяна в воздухе при пожаре Микото ее рейлган. Бассейн будет иметь объем:

Объем = (1,36 м) * (21,28 м) * (16,72 м) = ~ 486,73 м³ воды

Поскольку «центр масс» струи воды, кажется, сопоставим с верхом здания спортивного типа, приблизительная оценка двери по сравнению со зданием позволяет предположить, что она 10 м высотой. Чтобы рассчитать энергию, необходимую для достижения чего-то вроде этого, мы делаем:

(Энергия, необходимая для подъема объекта) = (масса объекта) * (ускорение свободного падения) * (высота подъема).

В этом сценарии давайте срежем несколько углов и предположим, что вся энергия выстрела уходит на подъем воды (при этом игнорируется энергия, потраченная на нагревание воды, создание звуков громкого взрыва, любого драматического эффекта ветра), затем мы имеют

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

Если мы подключим его обратно к уравнению кинетической энергии:

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

Таким образом, начальная скорость ее рельсотрона составит ~ 4368,04 м / с.

Можно только предположить, что, поскольку мы должны уважать каноническое значение 1030 м / с, возможно, ущерб, нанесенный способностью Микото, вызван ее манипуляциями с электромагнитным излучением, вызванным движением монеты по воздуху, или каким-либо другим фактором ... Но опять же, что мы знаем о физике этого мира, в котором сосуществуют наука и магия?

@Krazer, судя по всему, похож на полуолимпийский бассейн, 25 м x 12,5 м x 1,36 м

+100

Электричество может перемещать воду:

В вики говорится, что Мисака может генерировать 1 миллиард вольт.
(хотя в некоторых источниках указано 5 миллиардов вольт, давайте будем СКРОМНЫМИ )

Если она заряжает монету, быстрая передача заряда от монеты к воде вызовет отталкивание между монетой и окружающей водой, вытесняя воду из бассейна. Ударные волны отражались бы от бордюров и дна бассейна, поднимая поверхностную воду вверх.

Вы можете видеть в аниме, что все взрывы имеют какое-то движение вбок, но ВТОРОЙ выстрел имеет очень характерный вид. боковое движение, намекая на то, что удар также немного толкает воду в стороны, так как электрически заряженная вода уходит от монеты, пока монета пересекает бассейн.

Вопрос рассеивания заряда не проблема. Она может НАЦЕЛИТЬ молнию, поэтому мы можем предположить, что ее электромагнитные силы могут также изменить напряжение пробоя воздуха вокруг монеты (либо путем увеличения давления вокруг монеты, либо создания вакуума.

Нам нужно посмотреть на емкость монеты

Радиус четверти 13мм

При потенциале в 1 миллиард вольт заряд монеты составляет

Теперь мы можем вычислить электрическую силу между заряженной монетой и заряженной водой, и для краткости предположим:

половина заряда перешла в воду.
стены и дно бассейна полностью изолятор и неразрушимый.
монета упала на дно после передачи половины заряда.
Вода находится на расстоянии 1 мм от монеты

В этой ситуации сила между монетой и водой рассчитывается по закону Кулона:

Мы приближаемся к мегаджоулям.

Учитывая массу воды в бассейне 10%, эта сила дает воде мгновенное ускорение:

Теперь, чтобы поднять воду на 100 метров, нам нужно запечатлеть скорость воды 44,3 м / с.

Таким образом, время взаимодействия монеты с водой до того, как остающаяся энергия рассеется, составляет:

Krazer сказал:
энергия, затрачиваемая на нагревание воды, создание звуков громкого взрыва, любого драматического эффекта ветра

И это

что составляет

Даже если принять во внимание рассеивание заряда, убывающую силу отталкивания между водой и другие небольшие допущения, энергии хватит на все.

Везде достаточно энергии, которую можно использовать как угодно.

Но я думаю, это ясно объясняет, откуда берется энергия для подъема воды.

Кроме того, если вы возьмете события более поздних эпизодов, когда она использует другие предметы, кроме монеты

Гигантский коготь робота, а позже и целый гигантский робот

вы можете видеть, что количество накопленной энергии больше, равно как и разрушительная сила. Это имеет смысл, потому что емкость этих предметов больше, чем у монеты.

Большое спасибо Wolfram Alpha за расчеты и изображения.

Еще теории:

Электричество может продолжать ускорять монету даже после того, как она вылетела из «дула».

Если она заряжает монету, она может произвести еще один заряд того же знака на себе после того, как монета выйдет из «дула». Таким образом, даже если монета улетит со скоростью 1030 м / с, она сможет ускорить ее даже после выстрела. Но это даже не обязательно, потому что ...

Вращение монеты и одна из самых разрушительных сил: Гармоники.

Как видно из этого графика в Википедии, при достижении максимального резонанса (1: 1) передача энергии резко возрастает. Гармоники ветра достаточно, чтобы разрушить мост, перемещая его, как струну скрипки. Если она сможет вращать монету так, чтобы ее частота точно соответствовала гармонической частоте пула, можно было бы передать огромную энергию.

Я только что заметил, что воде потребуется 9 секунд, чтобы подняться на 100 метров со скоростью 44,3 м / с. Так как взрыв занимает всего несколько кадров, мы можем предположить, что время контакта немного БОЛЬШЕ, ЧЕМ 5 мс, и поднимающаяся вверх вода просто разжижается / испаряется после удара на 100 м.
Что ж, бассейн - это только один пример, мы часто видим, как она останавливается и взрывает машины в воздухе, выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить два последовательных металлических стержня, и оставляет глубокую царапину на земле, по которой он путешествовал, даже без прямого контакта. Казалось бы, помимо чистой скорости монеты есть еще одна энергия.
Также не говоря уже о том, что в серии Railgun она показала, что может двигать предметы, отличные от монеты (а именно, гигантскую руку робота и целый спутник) с аналогичными скоростями.

Хотя субъективно, с самого начала у меня сложилось сильное впечатление, что компонент снаряда косвенно (и, возможно, не имеет отношения к ее способностям).

Она может производить много энергии
Энергия идет туда, куда летит снаряд
Однако не установлено, что снаряд несет энергия

Снаряд может быть просто маяком или компонентом фокусировки, возможно, чисто психологическим (с техникой, противоположной простой случайной стрельбе вспышками неконтролируемого электричества).

Я помню, как она стреляла большим снарядом в более поздних эпизодах, однако вышеприведенные предположения все еще могут быть применимы.

+1, это отличное объяснение ИМО. Возможно, была сцена, в которой люди находят ее монету, но я помню, что во многих выстрелах ее рейлгана монета превратилась в луч, я предполагаю, что она плавится в процессе (если от нее что-то вообще осталось).
1 Способ проверить это - посмотреть, использовала ли она когда-нибудь что-нибудь неметаллическое в качестве снаряда. Если ее Рейлган на самом деле является Рейлганом в научном смысле, он должен воздействовать на что-то, что может быть ускорено с помощью электромагнетизма, например, на какой-то металл. Если она может использовать неметаллические предметы, то на самом деле это не рейлган, и это объяснение было бы очень убедительным.

Я утверждаю, что это случай аниме-физики, опровергая предложенные вами альтернативные возможности.

Вы правы - нести такое количество энергии, как момент инерции, невозможно. Даже сверхспособности Мисаки - это мир, далекий от релятивистских скоростей.
Энергия не может храниться в монете в виде заряда, так как она будет рассеиваться в виде «молнии».
Энергия не могла происходить из энергии массы. Помимо смертельного излучения, высвобождение энергии массы без использования антивещества означало бы высвобождение ядерной энергии. Ядерная энергия может быть высвобождена только под экстремальным давлением (ядерные реакции в бомбах инициируются сжатием урана с помощью взрыва меньшей бомбы). Если кто-то сможет найти пример того, как Мисака нашла свою монету после того, как она выстрелила в нее, это явно опровергнет аргумент об энергии массы.

Наконец, Разрушители мифов доказали в этом видео, что монета, движущаяся со скоростью, в 3 раза превышающей скорость звука (примерно со скоростью пули), просто вмятина в бетон.

Также стоит отметить, что (насколько я помню) `` экстрасенсорные '' способности типа Мисаки в значительной степени основаны на постоянно популярном, фантастическом, двойном неверном толковании мысленного эксперимента с кошкой Шредингера: это восприятие влияет на реальность, и, таким образом, правильное изменение восприятия должно изменить реальность. (Или что-то в этом роде. Вокруг шла техно-болтовня, но, похоже, в этом и заключалась ее суть.)

Таким образом, альтернативное, хотя и менее интересное объяснение непропорционального действия ее рельсотрона могло бы быть чем-то вроде: собственное восприятие Мисаки того, насколько мощным должен быть рельсотрон, неверно, приводит к преувеличенным эффектам.

Вы, ребята, забываете тот основной факт, что измерение 1030 м / с было снято при стрельбе по воде. Эффект сопротивления на монете, выпущенной в воду, намного больше по величине, чем эффект сопротивления при выстреле через воздух. Воздух почти в тысячу раз менее плотен, чем вода. Если мы выполним уравнение для сопротивления, мы получим величину силы на монете 18 466 Ньютонов. [18466 = 0,5 * 1000 кг / м ^ 3 * (1030 м / с) ^ 2 * 0,82 * 0,000042455 м ^ 2]

0,82 - это коэффициент лобового сопротивления для длинного цилиндра, такого как аркадная монета, 1000 кг / м ^ 3 - плотность воды, а 0,000042455 м ^ 2 - площадь поперечного сечения выпущенной монеты.

если мы выполним уравнение в обратном порядке, чтобы узнать скорость монеты в воздухе, у нас останется скорость 29 428 м / с.

Звучит намного больше как настоящий рельсовый пистолет, не так ли?

«Определенный магический индекс» включает 50 с лишним легких романов, 13 томов манги, 2 сезона аниме, фильм и пару видеоигр.

«Некий научный рельсотрон» включает 2 легких романа, 11 томов манги, 2 сезона аниме, OVA и собственную видеоигру.

Ни в одном из этих источников (во всяком случае, что я могу вспомнить) трюк Мисаки с рельсотроном не подразумевает ничего, кроме аркадного жетона (не монеты, поэтому он даже состоит из железа), перемещающегося втрое со скоростью звука.

И есть еще одно странное свойство атаки рейлгана - его может поймать Тома, мальчик с антимагическим кулаком. (Как показано в главе 7, томе 1 манги Railgun.)

Поскольку Touma может развеять его, это означает, что в монете все еще есть что-то сверхъестественное, даже когда она тает. Именно благодаря этому сверхъестественному свойству он имеет толкающую силу, намного превышающую ту, которую он должен иметь только на инерции.

У меня нет доказательств в пользу моей следующей мысли, но я считаю, что магнитное поле Мисаки просто продолжает толкать монету после того, как она покинула ее руку. Это прекрасно объяснило бы обе странности.

Не будем забывать, что в эпизоде она сделала руку робота, потому что человек сидел за пределами досягаемости ее монет. В конце балки монеты просто не осталось. Она объяснила, когда блокировала, ловила и стреляла указанной рукой, что есть причина, по которой она обычно использует монеты.

Я подозреваю, что несколько факторов в совокупности вносят свой вклад в ее разрушительный потенциал, включая ее обозначенный статус крутизны, постоянное ускорение, инерцию, вращение, гиперзвуковую ударную волну и возможное превращение материи в плазму.

Помните, что она также, вероятно, направляет энергию на борьбу с отдачей и другими деструктивными аспектами стрельбы из рейлгана. Этой защиты достаточно, чтобы остановить множественные направленные ядерные взрывы, способные быстро проплавить бетон и сталь, несмотря на то, что Мисака в то время была истощена. Я уверен, что этой энергии может хватить, чтобы вызвать вторичное ускорение.

Это случай физики аниме, на которую ссылаются другие плакаты, но не на обычную физику аниме, в некоторых частях манги и указателя к сестринской серии сказано, что сила эспера работает путем манипулирования полем деформации реальности, чтобы оно соответствовало стиль их полномочий. поэтому рейлган Мисаки работает, потому что за ним стоит достаточно энергии искажения реальности и математики.