Misaka의 레일 건은 어떻게 그렇게 파괴적입니까?

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Railgun의 에피소드 1에서 Misaka의 railgun은 올림픽 크기의 수영장처럼 보이는 좋은 덩어리를 마무리합니다. 같은 에피소드 후반에 그녀의 레일 건이 1030m / s.

그러나 숫자는 합산되지 않습니다.

미사 카가 10 그램 동전을 사용한다고 가정 해 보겠습니다. 에서 1030m / s, 그 동전은 이렇게 많은 에너지를 가지고 있습니다.

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

올림픽 규모의 수영장에는 2,500,000kg의 물이 있습니다. 위의 이미지에 따르면 그 원뿔은 아마도 공중으로 100 미터 정도 이동합니다.

그러니 물의 10 %만이 100 미터 공중으로 들어 올려진다는 의문의 여지가 있다고합시다.

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

동전 필요 2.45 * 10^8 위와 같이 수영장을 높이는 에너지 줄. 하지만 그녀의 동전은 5304.5 Joules. 약 4 자릿수의 차이가 있습니다.

좋아요 ... 누군가가 이것을 애니메이션 물리학의 또 다른 사례로 무시하기 전에 다른 어떤 것이 그렇게 많은 에너지를 생산할 수 있는지 살펴 보겠습니다.

동전의 스핀은 1030m / s의 순 속도로 포착되지 않습니다. 그러나 작은 동전의 관성 순간을 감안할 때 엄청난 양의 (상대 주의적?) 스핀이 필요합니다. 10^8 줄.
코인의 요금은 애니메이션에 명시되어 있지 않습니다. 아마도 Misaka는 어떻게 든 동전의 전하를 양극화하고 어떻게 든 대상과 접촉하면 방출되도록합니다.
질량 에너지 (E = mc^2) 동전의 9 * 10^14 줄. 이것이 그녀가 한 일입니까?

그래서 질문은 : 동전이 어디서 그렇게 많은 에너지를 얻는 지에 대한 공식적인 설명이 있습니까? 아니면 우리는 이것을 애니메이션 물리학의 또 다른 사례로 무시해야할까요?

그리고 물리학에 대한 채팅 토론에 관심이있는 사람은 chat.stackexchange.com/transcript/message/7951592#7951592를 참조하세요.
FWIW, Funimation은 작년에 블로그 게시물 A 특정한 과학적 설명 레일 건을 작성했습니다. 안타깝게도 링크 된 PDF는 숫자와 램프 쉐이드가 얼마나 잘못되었는지 표시해 놓았습니다. IIRC, 여기에 대한 답변은 이미 어쨌든 말한 모든 것을 다룹니다.
@Mystical by Official 당신은 순전히 물리 설명이나 정식 설명을 의미합니까?
@Mindwin "공식"이란 스튜디오 나 작가가 말한 내용이 있다면 의미합니다.

애니메이션과 만화에 따르면 Mikoto의 "총구 속도"는 1030m / s입니다.

이와 대조적으로 미 해군의 레일 건은 총구 속도가 2520m / s (~ 5600mph 또는 소리 속도의 ~ 7.5 배)이며 총구 에너지는 10.64 메가 줄 (1064 만 줄)입니다. 이것은 아마도 250mph로 움직이는 평균 크기의 자동차의 에너지 양과 비슷할 것입니다.

상대적으로 AK-47 소총은 총구 속도가 715m / s (~ 1600 mph 또는 ~ 2x 음속)이며 총구 에너지는 ~ 2010 줄 (7.62x39mm 카트리지가 사용된다고 가정)에 따라 달라질 수 있습니다. 탄약 유형).

실제 레일 건은 ~ 5000m / s 이상의 속도를 달성 할 수 있기 때문에 레일 건이가는만큼 통계적으로는 그리 인상적이지는 않습니다. Mikoto는 분당 8 발을 발사 할 수있는 중학생으로서 "전형적인"레일 건과 동등합니다.

동전이 미국 분기의 크기와 무게와 비슷하다고 가정하면 사용하는 동전의 무게가 약 5g이라고 가정 할 수 있습니다. 이 공식을 사용하여 총구 에너지를 얻을 수 있습니다.

에너지 = 0.5 * (질량) (속도)² = 0.5 * (0.005kg) (1030m / s)² = ~ 2652.25 줄

그래서 Mikoto는 반자동 돌격 소총보다 약간 더 많은 피해를 입 힙니다.

그러나 그것은 우리가 지금보고있는 것이 아닙니다.

좀 빠지는. 그러나 그와 같은 산출물의 차이는 무엇일까요?

Railgun 만화의 1 페이지 4 장에 따르면, 그녀는 결과를 얻기 위해 전자기를 조작합니다. 자기장이 충분히 집중되면 이론적으로 동전 및 / 또는 근처의 물체 만 가속 할 수 있기 때문에 이것은 그럴듯 해 보입니다.

이제 수영장 청소 에피소드 (S1, ep. 2)에서 수영장 테스트를 다시 살펴 보겠습니다. 수영장의 크기를 대략적으로 추정했습니다.

쿠 로코의 키 (~ 152cm)로 측정하자!

수영장이 점점 가늘어 지거나 끝이 나지 않기 때문에 수영장의 길이는 약 14 Kurokos 또는 ~ 21.28 m (예, 약간 작게 보입니다), 약 11 Kurokos, 또는 ~ 16.72 m라고 가정하겠습니다. 수영장 바닥과 ~ 0.9 Kuroko보다 약간 적거나 1.36m 깊이라고 말할 수 있습니다.

대체 된 물에 관해서는 할 수 있었다 물 기둥의 부피를 반반 공기라고 가정하고 무게를 찾는 등의 통합을 시도합니다.하지만 여기서는 게으르고 미코토가 발사 할 때 수영장 물 부피의 1/1000이 공기 중으로 분산되었다고 가정합니다. 그녀의 레일 건. 풀에는 볼륨이 있습니다.

부피 = (1.36m) * (21.28m) * (16.72m) = ~ 486.73m³ 물의

"질량 중심"은 물의 기둥이 체육관 형태의 건물 꼭대기 근처에있는 것처럼 보이므로 건물에 비해 문을 눈으로 추정 해보면 높이가 10m라고 가정하겠습니다. 이와 같은 것을 달성하는 데 필요한 에너지를 계산하기 위해 다음을 수행합니다.

(물체를 들어 올리는 데 걸리는 에너지) = (물체 질량) * (중력으로 인한 가속도) * (상승 고도).

이 시나리오에서는 많은 모서리를 잘라 내고 샷의 모든 에너지가 물을 들어 올리는 것으로 가정합니다 (물을 데우는 데 소비되는 에너지를 무시하고 큰 폭발음, 극적인 바람 효과 생성). 있다

에너지 = (1/1000) * (~ 486.73m³) * (1000kg / m³ 물) * (9.8m / s²) * (10m) = ~ 47699.54 줄

운동 에너지 방정식에 거꾸로 연결하면 :

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

따라서 레일 건의 총구 속도는 ~ 4368.04 m / s입니다.

우리는 1030m / s의 정경 값을 존중해야하기 때문에 아마도 Mikoto 능력으로 인한 피해는 동전이 공중을 통해 이동하거나 다른 요인으로 인해 발생하는 전자기 조작으로 인한 것일 수 있습니다 ... 그러나 다시, 과학과 마법이 공존하는이 세상의 물리학에 대해 우리는 무엇을 알고 있습니까?

@Krazer의 외모로는 25m x 12.5m x 1.36m의 세미 올림픽 수영장처럼 보입니다.

+100

전기는 물을 움직일 수 있습니다.

위키는 Misaka가 10 억 볼트를 생성 할 수 있다고 말합니다.
(일부 소스에 50 억 볼트라고 나와 있지만 보통은 )

그녀가 동전을 충전하면 동전에서 물로 전하가 빠르게 이동하면 동전과 주변 물 사이에 반발력이 발생하여 물이 수영장에서 멀어집니다. 충격파는 수영장의 경계와 바닥에 반사되어 표면의 물을 위로 밀어 올릴 것입니다.

애니메이션에서 모든 폭발은 약간의 옆으로 움직이는 것을 볼 수 있지만 표시된 SECOND 폭발은 매우 독특합니다. 동전이 웅덩이를 가로 지르는 동안 전기로 충전 된 물이 동전에서 멀어지면서 충격이 물을 측면으로 약간 밀고 있음을 암시합니다.

전하 소멸 문제는 문제가되지 않습니다. 그녀는 번개를 조준 할 수 있으므로 전자기력이 동전 주변의 공기의 항복 전압을 변경할 수 있다고 가정 할 수 있습니다 (동전 주변의 압력을 높이거나 진공 상태로 만드는 방법).

동전의 커패시턴스를 봐야합니다

1/4 반경은 13mm입니다.

10 억 볼트의 잠재력을 가진 동전의 충전량은

이제 충전 된 동전과 충전 된 물 사이의 전기력을 계산할 수 있으며 간결함을 위해 다음과 같이 가정합니다.

전하의 절반이 물로 옮겨졌습니다.
수영장의 벽과 바닥은 완전히 고립 된 과 파괴 할 수없는.
요금의 절반이 전송되면 동전이 바닥에 닿았습니다.
물은 동전에서 1mm 떨어져 있습니다.

이 상황에서 동전과 물 사이의 힘은 쿨롱의 법칙으로 계산됩니다.

우리는 여기에서 Megajoule에 도달하고 있습니다.

수영장 물의 10 % 질량을 감안할 때이 힘은 물에 다음과 같은 순간적인 가속을 제공합니다.

이제 물을 100 미터 들어 올리려면 물에 44.3m / s의 속도를 각인해야합니다.

따라서 남은 에너지가 소멸되기 전에 동전과 물 사이의 상호 작용 시간은 다음과 같습니다.

Krazer의 말 :
물을 데우는 데 소비되는 에너지, 큰 폭발 소리, 극적인 바람 효과 생성

그리고 그것은

그 설명

전하 분산, 물 사이의 감소하는 반발력, 그리고 여기에서 다른 작은 가정을 고려하더라도 모든 것에 충분한 에너지가 있습니다.

원하는 방식으로 사용할 수있는 에너지가 어디에나 있습니다.

그러나 나는 이것이 물을 들어 올리는 에너지가 어디서 오는지 명확하게 설명한다고 생각합니다.

또한 이후 에피소드의 이벤트를 취하면 코인이 아닌 다른 아이템을 사용할 때

거대한 로봇 발톱과 나중에는 거대한 로봇 전체에서

저장된 에너지의 양이 더 많고 파괴력도 더 크다는 것을 알 수 있습니다. 그 아이템의 커패시턴스가 동전의 커패시턴스보다 크기 때문에 말이됩니다.

계산과 이미지에 대해 Wolfram Alpha에게 감사드립니다.

더 많은 이론 :

전기는 동전이 "총구"를 떠난 후에도 계속 가속 할 수 있습니다.

그녀가 코인을 충전하면 코인이 "총구"를 떠난 후 동일한 사인의 또 다른 충전을 생성 할 수 있습니다. 따라서 동전이 1030m / s의 속도로 떨어지더라도 발사 후에도 가속 할 수 있습니다. 하지만 필요하지도 않습니다. 왜냐하면 ...

동전의 스핀과 가장 파괴적인 힘 중 하나 인 고조파.

이 위키피디아 그래프에서 볼 수 있듯이 최대 공명 (1 : 1)에 도달하면 에너지 전달이 극적으로 증가합니다. Wind Harmonics는 바이올린 줄처럼 움직여 다리를 파괴하기에 충분합니다. 그녀가 동전의 주파수가 수영장의 고조파 주파수와 완벽하게 일치하도록 동전을 회전시킬 수 있다면 엄청난 에너지가 전달 될 수 있습니다.

물이 44.3m / s로 100m 위로 올라가는 데 9 초가 걸린다는 것을 방금 알아 챘습니다. 폭발은 몇 프레임 밖에 걸리지 않기 때문에 접촉 시간이 5ms보다 약간 길다고 가정 할 수 있으며, 위로 올라간 물은 100m에 도달하면 얇아 지거나 증발합니다.
음, 수영장은 하나의 예일뿐입니다. 우리는 종종 그녀가 멈추고 차를 공중에서 날려 버리고, 두 개의 연속적인 금속 막대를 녹일만큼 충분한 열을 생성하고, 직접적인 접촉 없이도 그것이 지나간 땅에 깊은 흠집을 남깁니다. 동전의 순전 한 속도 외에 다른 에너지가있는 것처럼 보입니다.
또한 Railgun 시리즈에서 그녀는 동전 이외의 항목 (즉, 거대한 로봇 팔과 전체 위성)을 유사한 속도로 추진할 수 있음을 보여주었습니다.

주관적이지만, 발사체 구성 요소가 그녀의 능력에 간접적 (그리고 경계선과 무관 할 수 있음)이라는 것이 처음부터 저의 강한 인상이었습니다.

그녀는 생산할 수 있습니다 많이 에너지
에너지는 발사체가가는 곳으로갑니다
그러나 발사체가 운반하다 에너지

발사체는 단지 비콘 또는 초점 유형의 구성 요소 일 수 있으며, 순전히 심리적 구성 요소 일 수 있습니다 (기술은 제어되지 않은 전기를 무작위로 쏘는 것과 반대입니다).

나는 그녀가 이후 에피소드에서 큰 발사체를 쏘 았던 것을 기억하지만, 위의 추측은 여전히 적용될 수 있습니다.

+1, 이것은 훌륭한 설명 IMO입니다. 사람들이 그녀의 동전을 발견하는 장면이 있었을지도 모르지만, 그녀의 레일 건을 많이 발사했을 때 동전이 빔이 된 것을 기억합니다. 그 과정에서 녹는 것으로 가정합니다 (아무것도 남아 있지 않으면).
1 이것을 확인하는 방법은 그녀가 발사체로 비금속을 사용하는지 확인하는 것입니다. 그녀의 Railgun이 실제로 과학적 의미에서 Railgun이라면 전자기학으로 가속 될 수있는 무언가에 작용해야합니다. 일종의 금속입니다. 그녀가 비금속 아이템을 사용할 수 있다면 그것은 실제로 레일 건이 아니며이 설명은 매우 설득력이있을 것입니다.

나는 당신이 제안한 대안 가능성을 반박함으로써 애니메이션 물리학의 경우라고 주장합니다.

당신 말이 맞아요-관성 모멘트가 불가능한만큼의 에너지를 가지고 다녀요. 미사 카의 초강대국조차 상대 주의적 속도에서 벗어난 세계입니다.
에너지는 "번개"로 계속 소멸되므로 동전에 전하로 저장할 수 없습니다.
에너지는 질량 에너지에서 올 수 없습니다. 그 결과 치명적인 방사선 외에도 반물질을 사용하지 않고 대량 에너지를 방출한다는 것은 핵 에너지를 방출하는 것을 의미합니다. 핵 에너지는 극심한 압력 하에서 만 방출 될 수 있습니다 (폭탄의 핵 반응은 더 작은 폭탄의 폭발로 우라늄을 압축함으로써 시작됩니다). 누군가가 Misaka가 동전을 쏜 후 자신의 동전을 찾는 예를 찾을 수 있다면 그것은 분명히 질량 에너지 논쟁을 반박 할 것입니다.

마지막으로, Mythbusters는이 비디오에서 소리의 속도 (총알 속도 정도)의 3 배로 이동하는 동전이 단지 콘크리트를 움푹 패인다는 것을 증명했습니다.

또한 (내가 기억하는 한) 미사 카 유형의 '초능력'이 Schr dinger's-cat 사고 실험의 인기 있고 환상적이며 이중 오해에 느슨하게 기반을두고 있다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 따라서 올바른 방식으로 인식을 변경하면 현실이 변경되어야합니다. (또는 그런 것. 주변의 테크노 옹알이가 있었지만 그것이 요점 인 것 같았다.)

따라서 그녀의 레일 건의 불균형적인 효과에 대한 덜 흥미롭지 만 대안적인 설명은 다음과 같습니다. 레일 건이 얼마나 강력한 지에 대한 Misaka 자신의 인식은 잘못되었습니다. 결과적으로 과장된 효과.

여러분 모두 물속으로 발사하는 동안 1030m / s 측정이 이루어 졌다는 기본적인 사실을 잊고 있습니다. 물속으로 발사 된 동전에 대한 항력의 영향은 공기를 통해 발사되는 동안의 항력의 영향보다 훨씬 큽니다. 공기는 물보다 밀도가 거의 천 배나 적습니다. 항력 방정식을 수행하면 동전에 18,466 뉴턴의 힘 크기가 나타납니다. [18466 = .5 * 1000kg / m ^ 3 * (1030m / s) ^ 2 * .82 * 0.000042455m ^ 2]

.82는 아케이드 동전과 같은 긴 실린더의 항력 계수, 1000kg / m ^ 3은 물의 밀도, .000042455m ^ 2는 발사 된 동전의 단면적입니다.

공중에서 동전의 속도를 알아 내기 위해 방정식을 반대로 수행하면 속도는 29,428m / s가됩니다.

적절한 레일 건과 훨씬 비슷하게 들리지 않습니까?

'어떤 마법 지수'는 50 개의 이상한 빛 소설, 13 권의 만화, 2 개의 애니메이션 시즌, 영화, 그리고 몇 개의 비디오 게임이 있습니다.

'어떤 과학의 철도 건'에는 라이트 노벨 2 권, 만화 11 권, 애니메이션 2 계절, OVA, 자체 비디오 게임이 있습니다.

(어쨌든 기억할 수있는)이 소스들 중 어느 것도 소리 속도의 3 배를 이동하는 아케이드 토큰 (동전이 아니기 때문에 처음부터 철이 나는 이유)이 아닌 다른 어떤 것을 암시하는 Misaka의 레일 건 트릭은 없습니다.

그리고 레일 건 공격의 또 다른 이상한 속성이 있습니다. 반 마법 주먹을 가진 소년 Touma가 그것을 잡을 수 있습니다. (레일 건 만화 7 장 1 권에서 볼 수 있습니다.)

Touma가 그것을 없앨 수 있기 때문에 그것은 동전이 녹는 동안에도 여전히 초자연적 인 것이 있음을 의미합니다. 그 초자연적 속성은 그것이 운동량만으로 가져야 할 것보다 훨씬 더 많은 추진력을 갖는 이유가 될 것입니다.

다음 요점에 대한 증거는 없지만 Misaka의 자기장은 동전이 손을 떠난 후에도 계속해서 동전을 잘 밀고 있다고 생각합니다. 그것은 두 가지 이상한 점을 잘 설명 할 것입니다.

그 사람이 동전의 범위 밖에 앉아 있었기 때문에 그녀가 그렇게 한 로봇 팔을 에피소드에서 잊지 말자. 광선 끝에 동전이 남아 있지 않았습니다. 그녀는 팔을 막고, 잡고, 발사하면서 그녀가 보통 동전을 사용하는 이유가 있다고 설명했습니다.

나는 그녀의 지정된 나쁜 상태, 지속적인 가속, 관성, 스핀, 극 초음파 충격파, 물질의 플라즈마로의 전환 가능성을 포함하여 그녀의 파괴적인 잠재력에 기여하기 위해 몇 가지 요인이 결합되었다고 생각합니다.

그녀는 또한 반동과 레일 건 발사의 다른 파괴적인 측면에 맞서기 위해 에너지를 전환 할 수도 있습니다. 그 차폐는 당시 Misaka가 고갈 되었음에도 불구하고 콘크리트와 강철을 통해 빠르게 녹을 수있는 다중 핵폭발을 막기에 충분합니다. 나는 이것이 충분한 에너지로 2 차 가속을 유발할 것이라고 확신합니다.

다른 포스터가 당신의 평균 애니메이션 물리학을 암시하지는 않았지만 애니메이션 물리학의 경우입니다. 만화 및 자매 시리즈 색인의 특정 부분에서 esper 힘이 작동하는 방식은 현실 왜곡 필드를 조정하여 그들의 힘의 스타일. 따라서 misaka의 레일 건은 충분한 현실 왜곡 에너지와 수학을 가지고 있기 때문에 작동합니다.