Каковы последствия использования ограниченной антигравитации для дирижаблей в стиле стимпанк?

Сценарий: дирижабли великолепны, но в реальном мире конструкция дирижабля сильно ограничена проблемой подъемной силы. Похоже, это, прежде всего, делает нежизнеспособными элегантные и компактные корабли стимпанка и фэнтези. Воздушные шары должны быть огромными, чтобы нести достаточную массу. Паровые двигатели, доспехи и другие забавные вещи непомерно тяжелы.

Часто все это вежливо игнорируется. Но я хотел бы попытаться спроектировать мир, в котором проблема подъемной силы частично решена путем добавления одного нереального элемента с определенными параметрами и другими реалистичными последствиями: в данном случае — машины, которая может создавать ограниченную антигравитацию.

изображение

Мои познания в физике поверхностны, но, насколько мне известно, такое устройство невозможно в рамках известных законов. Но если оставить в стороне этот вопрос, как это могло быть создано, вот возможные правила, установленные для него постфактум:

  • Он проецирует сферическое поле, в котором уменьшается гравитационное притяжение.

  • Эффект представляет собой градиент с условиями около 0,1 г вокруг устройства и около 1 г на внешних краях поля.

  • Максимальный размер поля составляет около 30 метров или 100 футов.

  • Размер/силу поля можно регулировать вверх и вниз.

  • Это требует топлива.

  • Я вижу ряд потенциальных проблем с обработкой перекрывающихся полей, поэтому я пока оставляю открытым вопрос о том, являются ли они кумулятивными, аннулируемыми и т. д.

Эти правила предназначены для справки, чтобы помочь оценить последствия основной идеи; если они окажутся неадекватными, я буду рад изменить их. Конечная цель — использование ограниченной антигравитации для создания более широкого поля для проектирования интересных и полезных дирижаблей — вот что важно.

изображение

Вопрос: Ограниченная антигравитация была бы хорошим эстетическим дополнением для этого мира, но я знаю, что даже незначительное вмешательство в физический закон может привести к самым разным непредвиденным последствиям. Таким образом, принимая во внимание вышеизложенное, будет ли ограниченное поле антигравитации оказывать такое странное воздействие на физику (на корабль, команду, подъемный газ, окружающий воздух, отношение корабля к вращению Земли или на что-либо еще), чтобы быть запретительным? И если да, то можно ли изменить приведенные выше правила или типичную конструкцию дирижабля, чтобы компенсировать это?

Если вы просто хотите, чтобы в вашем мире были крутые дирижабли в стиле стимпанк, почему бы не сказать: «В моем мире крутые дирижабли в стиле стимпанк просто работают». и покончить с этим?
Или просто создайте очень легкий и обильный газ, чтобы воздушные шары меньшего размера могли обеспечить большую подъемную силу.
@sphennings: Когда я пишу, мне также нравится иметь возможность отслеживать последствия любой системы, которую я использую. Это создает дополнительную глубину и может вести по интересным и неожиданным дорогам. Помимо этого, простое предпочтение.
@adaliabooks: Большинство очевидных альтернативных решений (более плотная атмосфера и т. д.) не будут работать для этого конкретного мира по причинам, которые быстро выведут меня за рамки вопроса. Достаточно сказать, что многие аспекты истории уже определены, и антигравитация была бы наилучшим концептуальным соответствием, если бы ее можно было заставить работать.
Я думаю, это справедливый вопрос. Вы признаете, что это явление не является научным, но хотите знать о возможных научных последствиях этого явления. Интересный вопрос. Возможно, рассмотрите тег «проверка реальности», поскольку вы спрашиваете о правдоподобии/последствиях идеи?
Также ваше второе изображение заблокировано. Подумайте о том, чтобы скопировать и вставить его на imgur.com и снова добавить в свой вопрос?
@Era Достаточно честно, антигравитация кажется гораздо более натянутой (и с возможными непредвиденными последствиями), чем какой-то сверхлегкий элемент.
@NexTerren: Спасибо за улов, изменил его на imgur. Что касается научного обоснования и проверки реальностью, я на самом деле дискутировал туда-сюда около двадцати минут и прочитал пару мета-постов. В конце концов я решил, что, поскольку основная часть ответа, который я ищу, касается физики, а не логики, основанный на науке был бы лучшим путем. Тем не менее, если в противном случае возникнет консенсус, я буду рад изменить его.
В сериале Last Exile было что-то очень похожее, дополненное эстетикой стимпанка, но в основном механизм был ручной.
Аэродромы, куда приходят и уходят корабли и где их перекрывающиеся и мешающие антигравитационные поля постоянно меняют локальный вес пассажиров, рабочих и грузов, кажутся особенно опасными местами для работы или посещения.
Также обратите внимание, что сбой антигравитации по любой причине, если он не разорвал корабль на части в воздухе, немедленно рухнул бы на землю, как упавший кирпич. Избыточные антигравы были бы необходимы... но это означает штраф за вес.
«У нас есть технологии для создания антигравитационных устройств, но не самолетов, и все работает на паровых двигателях». Это кажется маловероятным.
«The Aeronauts Windlass» Джима Батчера делает почти то же самое. Кристаллы обеспечивают подъем, а продажи обеспечивают движущую силу. добавьте в газовый мешок и большое количество handwavium....

Ответы (4)

Куда уходит энергия?

Вы рассеиваете потенциальную энергию, имея поле, которое манипулирует гравитацией. Что еще более важно, после того, как поле уходит, потенциальная энергия возвращается на место.

Бесконечная энергия?

Предположим, у вас есть водяное колесо. Спроецируйте это поле на его левую часть (слегка включая верхнюю среднюю часть). Теперь правая часть тяжелее, поэтому она поворачивается вниз. Часть колеса в поле двигается, а оголенная часть пытается упасть на дно... колесо крутится. Сделайте колесо более массивным для большей силы.

В противовес этому можно было бы сделать израсходованное топливо равным энергии, необходимой для поддержания массы «на плаву» (или, по крайней мере, уменьшенной для гравитационного притяжения). Проблема в том , что если вы уже расходуете эту энергию, почему бы не увеличить ее, чтобы вращать, скажем, пропеллер или как топливо? Конечно, такие методы были бы менее сложными, дешевыми и менее подверженными сбоям.

Я полагаю, что в меньшей степени это могло бы произойти и внутри газовых оболочек; газ наверху, более подверженный гравитации (дальше от ядра антигравитационного поля), будет пытаться упасть вниз, а газ, подверженный меньшему гравитационному воздействию, будет выталкиваться наверх. Я не уверен, что это приведет к равновесию, или если импульс, полученный от этого, позволит ему остаться в цикле. Если он останется в цикле, у вас снова будет вечный двигатель, который вызывает всевозможные проблемы и коренным образом меняет то, как работает ваш мир, опять же, если вы не уравновешиваете его расходами на топливо, в этом случае...

Влияние низкой гравитации на организм человека

Учитывая ваше изображение, экипаж на борту кораблей будет иметь дело с <0,5 г постоянно во время дальних рейсов, что, по-видимому, в среднем составляет ~ 0,3 на борту корабля. Пониженная гравитация оказывает пагубное влияние на человека. Я не знаю каких-либо исследований такого уровня пониженной гравитации на людях (о нем мало говорят), но «невесомость» или «микрогравитация» действительно случаются с астронавтами на орбите/свободном падении вокруг Земли. Во время полетов шаттлов НАСА (все они длились менее 18 дней) у астронавтов отмечалась потеря костной и мышечной массы , а у некоторых — боли в спине. Очевидно, что у ваших моряков это будет менее экстремальным случаем (все еще с значимой гравитацией), но они также, вероятно, будут находиться на борту кораблей гораздо дольше, чем 12-16 дней .

Баллистику дальнего действия было бы чрезвычайно сложно рассчитать.

Артиллерийские и артиллерийские снаряды в реальном мире могут быть выпущены, а траектория дуги, вызванная гравитацией (и конечное место покоя), может быть определена с помощью математики (оценивается достаточно хорошо или точно вычисляется, включая скорость ветра с помощью расчетов и формул). Прохождение через невидимые облака модификации гравитации сильно испортило бы дугу, сделав ее практически невозможной для полезных вычислений.

Потенциальная энергия есть не что иное, как ментальная конструкция, говорить о «рассеивании» ее бессмысленно. Включая или выключая электромагнит, вы не меняете никаких реальных свойств металлических предметов вокруг, верно? То же и с гравитацией.
@Mołot Итак, два покоящихся тела начинают ускоряться навстречу друг другу. В конце концов они сталкиваются, и от удара выделяется тепло. Откуда взялось движение и, в конечном счете, тепло? Есть ли у вас какие-либо источники, которые могут сформулировать, что это незаконный вид энергии? Я приветствую исправления, но я не могу найти их в Google. На самом деле существуют установленные формулы для расчета джоулей гравитационной потенциальной энергии. en.wikipedia.org/wiki/Гравитационная_энергия
Ментальная конструкция может иметь джоули. Тем не менее, аналогичная формула предназначена для магнитной потенциальной энергии, и вы даете потенциальную энергию почти всему металлу, когда включаете электромагнит. Все-таки энергия, используемая при включении, не зависит от металлических предметов вокруг — можно попробовать. Это всего лишь модель того, что потенциально может делать поле (тоже просто модель) . Для источников, к сожалению, только бумажных, которые использовались для преподавания технической физики в Варшавском технологическом университете.
@NexTerren: Привет, меня отвлекла покупка работы, я хотел задать дополнительный вопрос о твоем ответе. Есть ли способ рискнуть, какие требования к топливу потребуются, чтобы избежать разрушения мира? Предположительно, этого достаточно, чтобы нормально вращать самое большое колесо, которое вы могли бы спроектировать с помощью технологии стимпанк, с той же или более высокой скоростью? Или есть еще соображения?
Вечный двигатель @NexTerren невозможен. Энергии, полученной от вращения колеса, не хватило бы для бесконечного питания антигравитации (при условии, что антигравитационный генератор в целом подчиняется законам физики).
@SteveES Я почти уверен, что, когда вы говорите «антигравитация», вы больше не соблюдаете законы физики. Я согласен, что вечное движение невозможно (см. связанную статью в Википедии), но и антигравитация тоже невозможна. На самом деле я обсуждаю проблему, которую это вызывает, и балансировку топлива в своем ответе.
@Era Вы можете посмотреть требования к топливу для вертолетов, чтобы оставаться в воздухе (кажется, я ничего не могу найти). По сути, это потребность в топливе для несовершенной машины (как и для всех машин), чтобы уменьшить движение силы тяжести до 0. Если вы оцените, насколько в целом поле влияет на усреднение (скажем, на 50% снижение силы? Больше?), вы можете изменить требования к топливу на столько.
Гравитация — это не сила, исходящая из центра масс. Это эффект искривления пространства-времени. Поле антигравитации просто означает поле, которое уплощает пространство-время внутри себя. Поскольку пространство-время предположительно остается непрерывным, это означает, что пространство-время на краях поля должно быть более искривленным, т.е. имеют повышенную гравитацию. Таким образом, единственным эффектом, который поле окажет на ваше водяное колесо, будет увеличение структурных напряжений при входе и выходе из поля. Или, другими словами, потенциальная энергия статична внутри поля, но быстро изменяется на краях.
@VilleNiemi: Интересно, я пропустил этот комментарий до сих пор. У меня есть два дополнительных вопроса, если у вас есть время: 1) Есть ли стандартное название принципа уплощения пространства-времени, которое я могу поискать, чтобы лучше понять, что вы имеете в виду, говоря, что края поля должны быть более изогнутыми? , так далее.? Если вы знаете достаточно доступный онлайн-источник, который я мог бы использовать в качестве отправной точки, это было бы превосходно. 2) Вы также говорите, что, в отличие от эффекта излучения, любое сглаживание пространства-времени, вероятно, вызовет аналогичные изменения во всем поле?

В Space:1889 RPG у них был лифт, который создавал антигравитацию. Он хотел подняться в гравитации. IIRC, наполняя древесину электричеством или специальным газом (или обоими), вы можете увеличить этот эффект.

Я бы порекомендовал, чтобы любой эффект антигравитации также был ограничен подобным образом. Пусть это влияет только на само устройство. Поэтому он должен быть надежно прикреплен к кораблю, иначе он вырвется из корабля и взлетит вверх, пока не кончится сок. Это позволяет избежать любых эффектов перекрывающихся полей. Это также означает, что экипажу не нужно оставаться привязанным, чтобы они случайно не спрыгнули с корабля, когда сделают шаг.

Мне нравится эта идея. В соответствии с духом, возможно, устройство использует газовую оболочку как своего рода реакционную камеру, подчеркивая необходимость оболочки.
ShadoCat и @NexTerran: Это отличная идея, и у меня есть дополнительный вопрос, если у вас есть время. Это изменит фокус предлагаемой технологии с уменьшения веса на увеличение подъемной силы, потому что теперь устройство будет воздействовать только на часть корабля, а не на весь корабль. (Это устройство или, возможно, газ в реакционной камере для лучшей балансировки корабля.) В качестве подъемного газа водород уже расширяет верхний предел того, как может быть получена легкая материя. Может ли уменьшение гравитационного притяжения сделать его достаточно плавучим в воздухе, чтобы увеличить подъемную силу в 4-5 раз, что примерно соответствует размеру воздушного шара?
@Era, для этого нет физики, но если бы у тебя была магия или наука! объяснение газа, это сработает. Это делает корабли очень уязвимыми к повреждениям. Вы видели Airship r505 airships.paulgazis.com ? Это забавный веб-сериал, в котором есть разные предположения относительно вашей истории, но вам может быть полезно его прочитать.

Если использовать пластину из антигравитационного материала, корабль можно будет подвесить на ней. Это изменит внешний вид, поскольку воздушный шар исчезнет. Вы можете заменить его материалом, вырезанным в форме дракона или хищной птицы (не клингонская версия).

Так что представьте, что материал трудно найти, с ним трудно манипулировать, но он не будет иметь негативных последствий для экипажа. Также магия могла использоваться для приведения корабля в движение, на самом деле у корабля могли быть паруса, чтобы ловить волшебный ветер, исходящий из рук магов.

Никаких механических или электрических требований, хотя они, безусловно, могут быть добавлены так же, как волшебный ветер. Что-нибудь еще подобное позволит поломки, критическое повреждение в боях, стрельбу по волшебнику и т. д.

dcy665 опередил меня на полчаса (молодец, приятель), так что я попытаюсь углубиться, повторяя ту же концепцию: подвешивать корабль к источнику антигравитации, а не размещать его в корпусе.

Отцентрируйте его над кораблем, чтобы исключить эффекты экипажа и почти все на корабле просто ведет себя в соответствии с нормальной физикой.

Вы можете использовать внутренние газовые пузыри под центром масс корабля или, может быть, что-то вроде аутригеров или понтонов, наполненных веществом легче воздуха.

Это дает вам подъем, но вам также нужна движущая сила. Вентиляторы вместо весел, используйте паруса, оснащенные новыми способами для использования энергии ветра, огромный паровой гребной винт... Просто помните, что чем больше ваш корабль, тем сильнее будет влияние ветра. Это будет усугубляться тем, насколько вы должны полагаться на газ для подъема. Чем меньше газа требуется, тем маневреннее корабль. если вы расширите это, вы сможете регулировать подъемную силу в зависимости от того, сколько энергии уходит на антигравитационный механизм. Без этого механизма ваш корабль тяжелее воздуха.

Подобные вещи могут помочь сохранить приятную тему стимпанка, не зацикливаясь на физике и других эффектах.

Вы даже можете делать забавные вещи, такие как отважный герой, делающий трюковые выстрелы из пушки, используя измененную баллистику от пушечного ядра, проходящего через антигравитационное поле над кораблем. Пусть она прицелится из пушки, чтобы выстрелить справа от антигравитационного дохикки на следующем корабле, чтобы получить дополнительную дальность и уничтожить плохого парня, подкрадывающегося к вам из облаков на флангах :)

Каковы последствия использования ограниченной антигравитации для дирижаблей в стиле стимпанк?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v