Bagaimana railgun Misaka bisa begitu merusak?

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

Dalam episode 1 Railgun, railgun Misaka meningkatkan sebagian besar dari apa yang tampak seperti kolam renang berukuran olimpiade. Kemudian di episode yang sama, terungkap bahwa railgun miliknya bergerak dengan kecepatan 1030 m / dtk.

Namun, jumlahnya tidak bertambah.

Misalkan Misaka menggunakan koin 10 gram. Di 1030 m / dtk, koin itu memiliki banyak energi:

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 berukuran olimpiade memiliki 2.500.000 kg air. Berdasarkan gambar di atas, kerucut itu mungkin terbang sejauh 100 meter ke udara.

Jadi katakanlah untuk mendapatkan keraguan, bahwa hanya 10% air yang terangkat 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

Koin itu butuh 2.45 * 10^8 Joule energi untuk mengangkat kolam renang seperti gambar di atas. Tapi koinnya hanya bisa menyediakan 5304.5 Joules. Ada perbedaan sekitar 4 kali lipat.

Oke ... Sebelum ada yang menganggap ini sebagai kasus lain dari fisika Anime, mari kita lihat apa lagi yang bisa menghasilkan begitu banyak energi:

Putaran koin tidak ditangkap dalam kecepatan bersih 1030 m / s. Tetapi mengingat momen inersia dari sebuah koin kecil, itu akan membutuhkan sejumlah besar putaran (relativistik?) Untuk dilakukan 10^8 Joule.
Muatan koin tidak ditentukan di Anime. Mungkin Misaka entah bagaimana mempolarisasi muatan dalam koin dan entah bagaimana membuatnya terlepas saat kontak dengan target.
Energi-massa (E = mc^2) dari koin tersebut 9 * 10^14 Joule. Apakah ini yang dia lakukan?

Jadi pertanyaannya adalah: Adakah penjelasan resmi dari mana koin mendapatkan begitu banyak energi? Atau kita dibiarkan mengabaikan ini sebagai kasus lain dari fisika Anime?

Dan jika ada yang tertarik dengan obrolan pembahasan tentang fisika di sini: chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592
FWIW, Funimation menulis posting blog, Penjelasan Ilmiah Tertentu tentang Railgun, tahun lalu. Sayangnya, PDF tertaut yang memuat angka-angka dan bayangan lampu betapa salahnya tampaknya telah hilang. IIRC, jawaban di sini sudah mencakup semua yang dikatakannya.
@Mystical by Official, maksud Anda penjelasan fisika murni atau penjelasan kanonik?
@Mindwin Dengan "Resmi" Maksud saya jika studio atau salah satu penulis mengatakan sesuatu.

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

Sebaliknya, railgun Angkatan Laut AS memiliki kecepatan moncong 2520 m / s (~ 5600 mph atau ~ 7,5x kecepatan suara), dengan energi moncong 10,64 megajoule (10,64 juta joule). Yang mungkin sebanding dengan jumlah energi dalam mobil berukuran rata-rata yang bergerak dengan kecepatan 250 mph.

Relatif, senapan AK-47 memiliki kecepatan moncong 715m / s (~ 1600 mph atau ~ 2x kecepatan suara), dengan energi moncong ~ 2010 joule (dengan asumsi kartrid 7,62x39mm digunakan, tetapi dapat bervariasi tergantung pada jenis amunisi).

Meskipun tidak terlalu mengesankan dari segi statistik sejauh railgun berjalan, karena railgun sebenarnya mampu mencapai kecepatan mungkin lebih dari ~ 5000 m / s. Perhatikan bahwa Mikoto adalah siswa sekolah menengah yang dapat menembakkan delapan tembakan ini per menit, yang setara dengan railgun "biasa".

Dengan asumsi koin tersebut sebanding dengan ukuran dan berat seperempat A.S., orang dapat berasumsi bahwa koin yang dia gunakan memiliki berat sekitar lima gram. Dengan menggunakan rumus ini kita bisa mendapatkan energi moncongnya:

Energi = 0,5 * (massa) (kecepatan)² = 0,5 * (0,005kg) (1030m / dtk)² = ~ 2652,25 joule

Jadi Mikoto menghasilkan sedikit lebih banyak kerusakan daripada senapan serbu semi-otomatis.

Tapi bukan itu yang kita lihat sekarang, bukan?

Tidak terlalu. Tapi apa yang bisa menyebabkan perbedaan output?

Menurut Halaman 1, Bab 4 dari manga Railgun, dia memanipulasi elektromagnetisme untuk mencapai hasilnya. Ini tampaknya masuk akal karena jika medan magnet cukup terfokus, dia secara teoritis hanya dapat mempercepat koin dan / atau benda di dekatnya.

Sekarang mari kita lihat tes kolam lagi, dari episode pembersihan kolam (S1, ep. 2) kami memiliki perkiraan perkiraan dimensi kolam:

Ayo kita ukur tinggi badan Kuroko (~ 152cm)!

Mengingat kolam tidak meruncing atau salah satu ujungnya, mari kita asumsikan bahwa panjang kolam sekitar 14 Kurokos atau ~ 21,28 m (ya memang tampak agak kecil), dan lebar sekitar 11 Kurokos, atau ~ 16,72 m, pada garis di lantai kolam dan sedikit kurang dari ~ 0,9 Kuroko, atau katakanlah sedalam 1,36m.

Adapun air yang terlantar, kami bisa mencoba untuk mengintegrasikan volume kepulan air, dengan asumsi itu setengah dan setengah udara, menemukan beratnya, dll. Tapi kita akan malas di sini dan menganggap bahwa 1/1000 volume air kolam tersebar ke udara ketika Mikoto menembak railgunnya. Kolam akan memiliki volume:

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

Karena "pusat massa" gumpalan air tampaknya serupa berada di dekat bagian atas gedung tipe gimnasium, akan menjadi perkiraan mata dari pintu dibandingkan dengan bangunan, mari kita asumsikan tingginya 10 m. Untuk menghitung energi yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu seperti ini, kami melakukan:

(Energi yang dibutuhkan untuk mengangkat sebuah benda) = (massa benda) * (percepatan gravitasi) * (ketinggian angkat).

Dalam skenario ini mari kita memotong banyak sudut dan berasumsi bahwa semua energi tembakan digunakan untuk mengangkat air (yang mengabaikan energi yang dihabiskan untuk menghangatkan air, menciptakan suara ledakan keras, efek angin dramatis apa pun), lalu kita memiliki

Energi = (1/1000) * (~ 486,73 m³) * (1000 kg / m.)³ air) * (9,8 m / dtk²) * (10m) = ~ 47699,54 joule

Jika kita memasukkannya ke belakang ke dalam persamaan energi kinetik:

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

Jadi kecepatan moncong railgunnya adalah ~ 4368,04 m / s.

Seseorang hanya dapat berasumsi bahwa, karena kita harus menghormati nilai canon 1030 m / s, bahwa mungkin kerusakan yang disebabkan oleh kemampuan Mikoto adalah karena manipulasi elektromagnetiknya yang disebabkan oleh pergerakan koin di udara atau faktor lainnya ... Tapi sekali lagi, apa yang kita ketahui tentang fisika dunia tempat Sains dan Sihir hidup berdampingan?

@Krazer dilihat dari tampilannya, sepertinya kolam semi olimpiade, 25m x 12.5m x 1.36m

+100

Listrik bisa menggerakkan air:

Wiki mengatakan bahwa Misaka dapat menghasilkan 1 miliar volt.
(Meskipun beberapa sumber menyatakan 5 miliar volt, tetaplah SEDANG )

Jika dia mengisi koin, perpindahan muatan yang cepat dari koin ke air akan menyebabkan tolakan antara koin dan air di sekitarnya, mendorong air menjauh dari kolam. Gelombang kejut akan terpantul di perbatasan dan dasar kolam, mendorong permukaan air ke atas.

Anda dapat melihat di anime bahwa semua ledakan memiliki beberapa gerakan ke samping, tetapi ledakan KEDUA yang ditampilkan memiliki ciri yang sangat khas. gerakan menyamping, mengisyaratkan bahwa benturan juga mendorong air sedikit ke samping, karena air yang bermuatan listrik menjauh dari koin saat koin melintasi kolam.

Masalah hilangnya dakwaan bukanlah masalah. Dia dapat AIM petir, jadi kita dapat mengasumsikan kekuatan elektromagnetiknya juga dapat mengubah tegangan rusaknya udara di sekitar koin (dengan meningkatkan tekanan di sekitar koin atau membuat vakum.

Kita perlu melihat kapasitansi koin

Jari-jari seperempat adalah 13mm

Dengan potensi 1 miliar volt, muatan koin tersebut adalah

Sekarang, kita dapat menghitung gaya listrik antara koin bermuatan dan air yang bermuatan, dan untuk singkatnya, mari kita asumsikan:

setengah muatan telah dipindahkan ke air.
dinding dan dasar kolam renang seluruhnya isolant dan tidak bisa dihancurkan.
koin telah mencapai bagian bawah setelah setengah muatan ditransfer.
Air berjarak 1mm dari koin

Dalam situasi ini, gaya antara koin dan air dihitung dengan hukum coulomb:

Kami menuju ke Megajoule Sini.

Mengingat massa 10% air kolam, gaya tersebut memberikan percepatan sesaat pada air:

Nah, untuk mengangkat air 100 meter, kita perlu menorehkan air dengan kecepatan 44,3 m / s

Jadi waktu interaksi antara koin dan air sebelum energi yang tersisa menghilang membuat:

Krazer berkata:
energi yang dihabiskan untuk memanaskan air, menciptakan suara ledakan keras, efek angin yang dramatis

Dan itu

yang menjelaskan

Bahkan jika Anda memperhitungkan disipasi muatan, gaya tolak yang berkurang antara air, dan asumsi kecil lainnya di sini, ada banyak energi untuk semuanya.

Ada banyak energi di mana-mana untuk digunakan sesuka Anda.

Tapi saya pikir ini dengan jelas menjelaskan dari mana energi untuk mengangkat air berasal.

Juga, jika Anda mengambil peristiwa episode selanjutnya, ketika dia menggunakan barang lain selain koin

Cakar robot raksasa dan kemudian robot raksasa secara keseluruhan

Anda dapat melihat bahwa jumlah energi yang disimpan lebih besar, dan begitu pula kekuatan destruktifnya. Masuk akal, karena kapasitansi barang-barang itu lebih besar dari koin.

Terima kasih banyak kepada Wolfram Alpha untuk perhitungan dan gambarnya.

Lebih banyak teori:

Listrik dapat terus mempercepat koin bahkan setelah ia meninggalkan "moncongnya".

Jika dia mengisi koin, dia dapat menghasilkan muatan lain dari tanda yang sama pada dirinya sendiri setelah koin itu meninggalkan "moncong". Jadi, meskipun koin itu pergi dengan kecepatan 1030m / s, dia dapat mempercepatnya bahkan setelah koin itu ditembakkan. Tapi itu bahkan tidak perlu, karena ...

Koin Spin dan salah satu kekuatan paling merusak: Harmonik.

Seperti yang dapat kita lihat dari grafik wikipedia ini, setelah resonansi maksimum (1: 1) tercapai, transfer energi meningkat secara dramatis. Wind Harmonics cukup untuk menghancurkan jembatan dengan menggerakkannya seperti tali biola. Jika dia dapat memutar koin sehingga frekuensinya cocok dengan frekuensi harmonis dari pool, energi besar-besaran dapat ditransfer.

Saya hanya memperhatikan bahwa air membutuhkan waktu 9 detik untuk naik 100 meter dengan kecepatan 44,3 m / s. Karena ledakan hanya membutuhkan beberapa frame, kita dapat mengasumsikan waktu kontak sedikit LEBIH DARI 5ms, dan air ke atas menipis / menguap setelah mencapai 100m.
Nah, kolam itu hanya satu contoh, kita sering melihatnya berhenti dan meledakkan mobil di udara, menghasilkan panas yang cukup untuk melelehkan dua batang logam berturut-turut, dan meninggalkan goresan dalam di bumi yang dilaluinya, bahkan tanpa kontak langsung. Sepertinya ada energi lain selain kecepatan koin itu.
Juga belum lagi bahwa dalam seri Railgun, dia menunjukkan bahwa dia dapat mendorong barang selain koin (yaitu, lengan robot raksasa dan seluruh satelit) dengan kecepatan yang sama.

Meskipun subjektif, itu adalah kesan kuat saya sejak awal bahwa komponen proyektil tidak langsung (dan mungkin tidak relevan) dengan kemampuannya.

Dia bisa menghasilkan banyak energi
Energi pergi ke mana proyektil pergi
Namun, tidak ditetapkan proyektil itu membawa energi

Proyektil tersebut mungkin hanya komponen jenis suar atau fokus, mungkin murni psikologis (dengan teknik yang berlawanan dengan semburan listrik yang tidak terkendali secara acak).

Saya ingat dia menembak proyektil besar di episode selanjutnya, bagaimanapun, spekulasi di atas mungkin masih berlaku.

+1, ini adalah penjelasan yang bagus IMO. Mungkin ada adegan di mana orang menemukan koin miliknya, tapi saya ingat bahwa banyak tembakan railgun-nya membuat koin itu menjadi balok, saya berasumsi melelehkannya dalam proses (jika ada yang tersisa sama sekali).
1 Cara untuk memverifikasi ini adalah dengan melihat apakah dia pernah menggunakan sesuatu yang bukan logam sebagai proyektil. Jika Railgun-nya sebenarnya adalah Railgun dalam arti ilmiah, ia harus bertindak atas sesuatu yang dapat dipercepat dengan elektromagnetisme, jadi sejenis logam. Jika dia bisa menggunakan item non-logam, maka itu sebenarnya bukan railgun dan penjelasan ini akan sangat meyakinkan.

Saya berpendapat bahwa ini adalah kasus Fisika Anime dengan menyangkal kemungkinan alternatif yang Anda sarankan.

Anda benar - membawa sejumlah energi sebagai momen inersia tidak mungkin. Bahkan negara adidaya Misaka berada jauh dari kecepatan relativistik.
Energi tidak dapat disimpan sebagai muatan dalam koin, karena akan terus menghilang sebagai "kilat".
Energi tersebut tidak mungkin berasal dari energi massa. Selain radiasi mematikan yang dihasilkan, melepaskan energi massa tanpa menggunakan antimateri berarti melepaskan energi nuklir. Energi nuklir hanya dapat dilepaskan di bawah tekanan ekstrim (reaksi nuklir dalam bom dimulai dengan mengompresi Uranium dengan ledakan bom yang lebih kecil). Jika seseorang dapat menemukan contoh Misaka menemukan koinnya setelah dia menembaknya, itu jelas akan menyangkal argumen energi massa.

Akhirnya, Mythbusters membuktikan dalam video ini bahwa koin yang bergerak dengan kecepatan 3 kali lipat kecepatan suara (sekitar kecepatan peluru) hanya dapat menusuk beton.

Perlu juga dicatat bahwa (sejauh yang saya ingat) kekuatan 'psikis' dari tipe Misaka yang dimiliki secara longgar didasarkan pada kesalahpahaman ganda yang selalu populer, fantastis, dan salah tafsir dari eksperimen pemikiran kucing Schr dinger: bahwa persepsi mempengaruhi realitas, dan dengan demikian mengubah persepsi dengan cara yang benar harus mengubah realitas. (Atau semacamnya. Ada celoteh tekno di sekitarnya, tapi sepertinya itulah intinya.)

Dengan demikian, penjelasan alternatif meskipun kurang menarik tentang efek yang tidak proporsional dari railgunnya akan menjadi sesuatu di sepanjang garis: Persepsi Misaka sendiri tentang seberapa kuat railgun itu seharusnya salah, menghasilkan efek yang berlebihan.

Kalian semua melupakan fakta dasar bahwa pengukuran 1030 m / s dilakukan saat menembak ke dalam air. Efek hambatan pada koin yang ditembakkan ke dalam air jauh lebih besar daripada efek hambatan saat ditembakkan melalui udara. Udara hampir seribu kali lebih padat dari air. Jika kita melakukan persamaan untuk gaya hambat, kita mendapatkan besaran gaya pada koin sebesar 18.466 Newton. [18466 = 0,5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / dtk) ^ 2 * 0,82 * 0,000042455m ^ 2]

0,82 adalah koefisien hambatan untuk silinder panjang seperti koin arcade, 1000kg / m ^ 3 adalah massa jenis air, dan 0,000042455m ^ 2 adalah luas penampang koin yang ditembakkan.

jika kita melakukan persamaan terbalik untuk mengetahui kecepatan koin di udara, kita akan mendapatkan kecepatan 29.428m / s.

Kedengarannya jauh lebih seperti rail gun yang tepat, bukan?

'A Certain Magical Index' memiliki 50 novel ringan aneh, 13 volume manga, 2 musim anime, film, dan beberapa video game.

'A Definific Scientific Railgun' memiliki 2 novel ringan, 11 volume manga, 2 musim anime, OVA, dan video game miliknya sendiri.

Tak satu pun dari sumber-sumber ini (yang bisa saya ingat, bagaimanapun juga) adalah trik railgun Misaka yang tersirat sebagai apa pun selain token arcade (bukan koin, itulah sebabnya mengapa ini bahkan lebih mengerikan untuk memulai) berjalan tiga kali kecepatan suara.

Dan ada satu sifat aneh lainnya dari serangan railgun - Touma, anak laki-laki dengan tinju anti-sihir, bisa menangkapnya. (Seperti yang terlihat di bab 7, volume 1 dari manga Railgun.)

Karena Touma dapat menghilangkannya, itu berarti masih ada sesuatu yang supernatural tentang koin tersebut, bahkan saat itu sedang meleleh. Sifat supernatural itulah yang menjadi alasan mengapa ia memiliki kekuatan pendorong jauh di atas apa yang seharusnya dimilikinya pada momentum saja.

Saya tidak memiliki bukti untuk poin saya selanjutnya, tetapi saya yakin bahwa medan magnet Misaka terus mendorong koin dengan baik setelah terlepas dari tangannya. Itu akan menjelaskan kedua keanehan dengan baik.

Jangan lupa di episode dia melakukan lengan robot dia melakukannya karena orang itu duduk di luar jangkauan koinnya. Di ujung balok tidak ada koin yang tersisa. Dia menjelaskan saat dia memblokir, menangkap, dan menembakkan lengan tersebut bahwa ada alasan dia biasanya menggunakan koin.

Saya menduga beberapa faktor bergabung untuk berkontribusi pada potensi destruktifnya termasuk status badass yang ditentukan, akselerasi lanjutan, inersia, putaran, gelombang kejut hipersonik, dan kemungkinan konversi materi menjadi plasma.

Ingat dia juga mungkin mengalihkan energi untuk melawan mundur dan aspek destruktif lainnya dari menembakkan railgun. Perisai itu cukup untuk menghentikan banyak ledakan nuklir yang dapat meleleh dengan cepat melalui beton dan baja meskipun Misaka sedang kelelahan pada saat itu. Saya yakin ini mungkin energi yang cukup untuk menyebabkan percepatan sekunder.

Ini adalah kasus fisika anime karena poster lain telah menyinggung tetapi bukan fisika anime rata-rata Anda, dikatakan di bagian tertentu dari manga dan indeks seri saudara bahwa cara kerja kekuatan esper adalah dengan memanipulasi bidang realitas yang melengkung agar sesuai dengan gaya kekuatan mereka. oleh karena itu railgun misaka berfungsi karena memiliki energi pembengkokan realitas yang cukup dan matematika di belakangnya