Сколько песка требуется для создания пушистого барьера?

У меня есть каменные маги, которые могут манипулировать землей (давайте определим землю как двуокись кремния ). Они могут создавать защитные барьеры, поднимать платформы, на которых они могут стоять, или поднимать целые валуны, чтобы бросать их в тех, кто смотрит на них смешно. Теперь землю из ничего не колдуют - ее надо из земли вытаскивать.

задумка некомпетентного художника

Еще немного подробностей о манипуляции:

  • По своей сути это не что иное, как телекинез. Каменный маг может добиться всего, чего может бульдозер. Но у мага есть точность, они могут управлять отдельными зернами, если это необходимо. Конечно, когда вы поднимаете эти зерна, вода и другие примеси уходят вместе с ними, поскольку они прилипают к песку.
  • С камнями манипулируют так же, как с песчинками (на самом деле это просто крошечные камни). За магией стоит огромная сила; любой новичок может выбросить 500 ньютонов в плохой день, специалисты могут кратковременно направить 200 килоньютонов. Силу обычно можно поддерживать до десяти секунд, а также существует ограничение на то, сколько силы можно приложить к массе камня (в противном случае можно было бы разогнать гальку до релятивистских скоростей).
  • Камни можно превратить в песок, по существу измельчив их; однако это требует энергии, и обычно вокруг достаточно песка. Песок можно превратить в горную породу, но только в осадочную горную породу , созданную под давлением (и высыхание, поскольку давление может вытолкнуть воду).
  • Дальность действия составляет 10 метров по всем направлениям (независимо от прямой видимости) и 50 метров в пределах прямой видимости. Конечно, вы можете бросить что-то дальше, если ему будет дана вся необходимая энергия в пределах диапазона.

При этом простое вертикальное поднятие почвы не создаст прочного барьера, потому что под ним есть пустота, где был барьер. Он упадет обратно вниз. Итак, мое решение состоит в том, что земля, которой они манипулируют, становится «пушистой». Внутри барьера и в подпочвенных слоях, удерживающих его, много воздуха.

Согласно Банаху и Тарскому , это можно сделать без различия свойств. Но мы имеем дело с дискретными частицами: песчинками, составляющими используемую грязь. Таким образом, это становится проблемой стекирования. Используя как можно меньше зерен, постройте стену с достаточной прочностью на сжатие, чтобы удержать человека и остановить снаряд. Использование слишком большого количества земли сделало бы землю вокруг магической деятельности слишком пушистой! Тогда наши истребители могут утонуть в зыбучих песках.

Требования к прочности пушистого барьера являются оценочными суждениями, поэтому я искал материалы, которые были бы примерно такими же прочными, как то, что, как я полагаю, требуется барьеру как минимум. я приземлился на водяной лед; который согласно Википедии имеет прочность на сжатие 3 мегапаскаля. Это сопоставимо с 60 для песчаника и 7 для светлых кирпичей. Лед также является забавной ценностью для сравнения, учитывая более широкий контекст сеттинга, который, боюсь, может быть не упомянут по имени.

Таким образом, вопрос становится; предполагая типичную насыпь земли в качестве источника и магические манипуляции с каждым отдельным зерном (но никакой силы, удерживающей его после того, как дело сделано). Сколько земли по весу требуется, чтобы данный объем пушистого земляного барьера был таким же прочным, как водяной лед? Другими словами, какова плотность этого барьера?

Я понимаю, если никто никогда не складывал песчинки в идеальные конфигурации, и многие знания неизвестны. Но я все же был бы очень признателен за приближение порядка величины, если оно может быть предоставлено, чтобы я знал, нужно ли моим каменным магам беспокоиться о создании зыбучих песков под их ногами во время расширенной сцены боя.

Еще одна стратегия, благодаря вкладу AdrianColomitchi и PcMan в комментариях, состоит в том, чтобы взять столько земли, сколько необходимо, из земли (становясь в процессе пушистой) и спрессовать ее в твердую породу для вашего барьера. Опять же, здесь возможна только осадочная порода.

пушистое предложение 2

Итак, для второй версии нужно знать соотношение плотностей барьера и плотности (стандартный грунт минус рыхлый грунт = удаленная земля), чтобы получить представление о том, сколько песка требуется для барьера.

Могут ли маги только двигать землю, или они могут разделить существующую скалу на новый песок, или они могут снова затвердеть песок обратно в скалу? Если последнее, то обратите внимание на аэрогели, где можно получить приличную прочность конструкции при смехотворно малой массе.
@PcMan на этот вопрос я согласен с тем, что они могут двигаться только по камням и песку. Превращение камня в песок было бы возможно, но требует тонны энергии (и обычно вокруг много песка), превращение песка в камень выходит за рамки их навыков - лучшее, что они могут сделать, это механически сжать песок, а не сплавить его вместе, и большая часть найденной земли в природе уже сжато.
Если я прав, то вы бы подняли и переставили более 2 тонн для ограждения высотой в человеческий рост. Не проще ли было поднять перед собой тонкую стенку и удерживать ее там, а потом сжимать при попадании снаряда? Если сжать его со всех сторон, то потребуется больше силы, чтобы раздвинуть песок, а бросив в него более 2 тонн силы, вы сможете остановить множество снарядов. Удерживание тонкой линии песка и удержание человека весом +/- 70 кг также потребует гораздо меньше энергии, чем подъем и перераспределение нескольких тонн грязи. Это предполагает, что мощность может быть направлена ​​​​в течение более длительных периодов времени.
@Demigan Вы можете использовать магию только для одной цели одновременно; вы не можете атаковать, когда заняты поддержанием барьера. Таким образом, общая стратегия состоит в том, чтобы создать барьер, который вам не нужно поддерживать, а затем бросать свои собственные снаряды, находясь за ним. Вы также не всегда видите приближающиеся вражеские снаряды. Некоторые маги могут сражаться так, как вы описываете, но это не общий вариант использования. Вес на самом деле не имеет значения, это телекинетическая магия, ради которой я выбрасываю сохранение энергии в окно. И да, еще тот факт, что вы можете поддерживать его только в течение нескольких секунд, может быть, десяти.
«Пушистый» = пористый;)
Если вы используете полностью безволшебную лопату, вы можете распушить песок примерно на 16% естественным образом. Плотность сыпучего песка составляет 1442 кг/м3... Плотность спрессованного песка, как известно, составляет около 1682 кг/м3 . Без какой-либо магии это максимальная «пушистость», которую вы получите — более того, это заставит песок падать в более компактном состоянии под собственным весом, даже без веса муравья на нем .
@KeizerHarm хорошо, не нужно сплавлять песок для затвердевания. Это кусается! Следующая возможность: как далеко они могут сдвинуть землю в поперечном направлении? Могу ли я построить (кирпичную) стену здесь, используя плиты, которые моя сила вытащила из этого участка земли - там-, в пределах прямой видимости, но не в пределах досягаемости руки? Если да, отлично. если нет, вы ограничены поднятием песка из земли, падением его прямо рядом с начальной точкой и созданием слабой траншеи + насыпи. И никакого песка , пожалуйста, рыхлый песок просто хочет течь вниз по склону, его нужно уплотнить или смочить, чтобы он вообще себя вел . Может быть, просто парить мраморную плиту, как щит?
@PcMan Хммм ... хорошие моменты. Во-первых, это может быть просто языковой барьер, но когда я имею в виду песок, я не просто имею в виду рыхлый материал из пустынных дюн, который будет перемещаться естественным образом, я имею в виду грязь, почву, например, то, что вы найдете, если пойдете в случайное место в лес и начать копать. Там будет вода; но маг на самом деле не сможет управлять водой (это будет другой тип мага...)
@PcMan, во-вторых, я провел немного больше исследований и думаю, что могу разрешить некоторые виды функциональных путей песок-> камень, если они достигаются за счет сжатия, а не изменения температуры или долгосрочной химии. Это означает, что некоторые виды осадочных пород будут жизнеспособными. При условии...
тогда @AdrianColomitchi, возможно, только что любезно предоставил другую половину уравнения, а именно, сколько песка вы можете удалить из плотной лесной подстилки, прежде чем вы начнете тонуть. Тогда подсказка заключается в том, чтобы просто найти траекторию песок->камень, которая требует только давления, найти плотность образовавшейся породы и разделить ее на вес/объем песка, который можно удалить (240 кг/м3), чтобы получить объем подземных пушистый песок, созданный путем сбора и сжатия большого количества камня (вероятно, песчаника) для создания барьера.
@PcMan И ограничение по расстоянию составляет 10 м в каждом направлении, независимо от прямой видимости, плюс 50 м в пределах видимости. Я добавлю это и тему осадочных пород в тело вопроса.
@KeizerHarm, я думаю, в этом случае вы увидите разные стратегии. Например, вместо пушистых* преград люди выкапывали песок впереди и подталкивали его к себе, создавая одновременно ров и преграду из утрамбованного песка с большей массой, чтобы блокировать снаряды. И с грузоподъемностью 2+ тонны это будет необходимо. Вес имеет значение для того, сколько энергии ваши маги могут выдать при запуске снарядов, например, если у вас нет какого-то правила, согласно которому их грузоподъемность связана с объемом, а сила - это другой показатель/навык. * пушистый звучит намного веселее, чем пористый.
@Demigan Спасибо за ваше понимание :) Выход энергии сильно зависит от мага и его внимания в то время, но он колеблется от 500 ньютонов у новичка в плохой день до 200 кН у высококвалифицированного мага для коротких случаев. Также существует ограничение силы на единицу массы; они не могут разогнать гальку до релятивистских скоростей. Здесь я тоже мог бы вычислить цифры, но вы правы, что были бы разные стратегии, и преодоление барьера перед самим собой — одна из них.
@KeizerHarm, как я уже сказал, это волшебство, так что вы можете отделить объем от силы, которую вы прилагаете в секунду, по сути, имея навык силы на объем в секунду. Таким образом, один маг может поднять 100 тонн, но он может разогнать его только со скоростью 0,5 м/с, независимо от того, несет он 2 грамма или эти 100 тонн. Другой может поднять всего несколько литров, но разогнать его намного быстрее.
Теорема Банаха Тарского здесь неприменима.
@ Дарон Это была шутка :)

Ответы (1)

К сожалению, я не думаю, что физика поддержит какую-либо из представленных идей. Песок, грязь и другие подобные вещества являются «зернистыми материалами», и вся их прочность возникает из-за трения частиц, трущихся друг о друга.

Чтобы песок имел хоть какую-то прочность, его частицы должны находиться в тесном контакте со всеми остальными частицами вокруг них. В вашей концепции пушистого песка вы целенаправленно разделяете частицы, чтобы заполнить больший объем, чем обычно, что означает, что частицы не уплотняются и будут иметь практически нулевую прочность. На самом деле это точный механизм разжижения почвы - вода проникает между частицами песка, и если давление воды слишком велико, вода отталкивает частицы друг от друга (или уменьшает силу трения между частицами), позволяя им двигаться. скользить свободно. Результатом является почти полная потеря прочности.

Для этого вам не нужна вода. Все, что нарушает трение между частицами, ослабит, например, песок — сжатый воздух или, в вашем случае, магию.

Вместо пушистого песка вам нужно, чтобы фокусник превратил зернистый материал в незернистый материал, например, сплавил песок в стекло. Даже в этом случае нужно было бы позаботиться о том, чтобы сплавить стекло в структуру, способную выдержать вес, потому что песок не легкий, а стекло не прочное.

Вторая проблема связана с предлагаемым вами вертикальным барьером. Опять же, песок представляет собой зернистый материал, поэтому единственная сила, которую он имеет, связана с трением между частицами. Нет никакой силы, удерживающей гранулированные материалы, поэтому они естественным образом падают в конусообразную кучу. Конкретная форма и прочность этой сваи определяется углом естественного откоса .

Если вы втягиваете песок в барьер, у вас должна быть какая-то сдерживающая сила, чтобы удерживать его там. Либо ваш маг должен концентрироваться и постоянно прилагать усилия, чтобы удерживать барьер, либо он должен придать барьеру некоторую внутреннюю структуру из негранулированного материала. Опять же, например, они могли сплавлять песок в стекло.

На самом деле это проще, чем вы могли ожидать, хотя я понятия не имею, будет ли это соответствовать вашим требованиям прочности в 3 МПа. Механически стабилизированная земля — это просто гранулированный материал, в который добавлены слои для придания жесткости земле, и вы можете построить относительно прочные вертикальные колонны , по крайней мере, до некоторой высоты. Ваш фокусник должен был бы сделать горизонтальные листы стекла, вкрапленные в колонну, чтобы сделать ее несущей.

Однако проблема с этим подходом заключается в том, что основным компонентом вашего барьера по-прежнему является только песок. И снова, как гранулированный материал, прочность песка обусловлена ​​силой трения между частицами. Механически стабилизированная земля очень прочная, если положить на нее груз, потому что это сжимает песок и увеличивает трение между частицами. Удар в сторону такой колонны будет локально сжимать песок в месте удара, но с другой стороны колонны он будет растягивать песок, уменьшая прочность, выкрашивая часть материала и уменьшая общую прочность. с каждым существенным ударом.

Большое спасибо за ваши идеи. Кажется, что первая стратегия (пушистый песок, пушистый барьер) совершенно нежизнеспособна. Остается вторая стратегия (сжатый барьер, пушистый песок под ним), которую вы также реализуете со своим стеклянным предложением. Можно ли сделать стекло из песка только прессованием? Я думал, что это связано с плавлением, а манипулирование температурой — это не то, что маги песка могут легко сделать (трение песка о себя для получения тепла — это то, что я называю обманом :P)
@KeizerHarm Не то чтобы я в курсе, но я мало что знаю о стекле.
Сколько песка требуется для создания пушистого барьера?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v