Energie, die Superman benötigt, um mit Schallgeschwindigkeit abzuheben und zu fliegen

Ich habe gerade "Man of Steel" gesehen und frage mich, ob meine Logik richtig ist.

Nehmen wir an, Superman wiegt 80 kg. Die Energie, die erforderlich ist, um vom Rest abzuheben, um die Schallgeschwindigkeit in Luft zu erreichen (wenn ich den Luftwiderstand vernachlässige), beträgt:

E k = 0,5 m v 2 = 0,5 ⋅ 80 ⋅ 340 2 = 4 × 10 6   J .

Fügen Sie auch die potentielle Energie in der Höhe hinzu h , E p = m g h = 784 h ≈ 0,2 × 10 6   J (Nehmen wir an bei h = 300   m )

Gesamtenergie ist ungefähr 4.8 × 10 6   J .

Superman gewinnt seine Energie aus der Sonne. Angenommen, der Sonnenfluss an der Erdoberfläche ist 1340   W / m 2 (max), und Supermans Oberfläche ist ungefähr 2   m 2 (berechnet mit der Formel von Du Bois). Dann ist die maximale Energie, die von Superman auf der Erde absorbiert werden kann 2 ⋅ 1340 = 2680   J pro Sekunde. (Der Sonnenfluss ist an der Oberfläche viel geringer, aber hier habe ich diesen Wert trotzdem verwendet.)

Um dann abzuheben, muss er warten:

( 4.8 × 10 6 ) / 2680 ≈ 1791   s ≈ 29.9 Mindest .

Es scheint nicht richtig zu sein. Bitte korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege. (Dies ist nahezu die perfekte Situation, die viele Faktoren vernachlässigt, die die Ladezeit verlängern könnten. Dies setzt auch voraus, dass sein Tank leer ist. Danke für den Hinweis. Wenn Sie interessiert sind, können Sie gerne eine realistischere Schätzung aufschreiben .)

Warum denkst du, dass es falsch ist?
Ich dachte nur, der Film muss eine Art wissenschaftliche Unterstützung haben, er hätte kein Modell machen sollen, bei dem Superman 30 Minuten Ladung braucht, um abzuheben.
Ich denke, der Energiebedarf sollte nicht Ihre erste Sorge sein, wenn es um Realismus und Superman geht. Es ist alles nur 'Comic-Buch-Physik'.
Ja, ich stimme zu, aber ist dies die richtige Sichtweise auf dieses "Problem"?
Soweit ich das beurteilen kann, ohne den Film gesehen zu haben, ja. Obwohl dies nur die allerbeste perfekte Situation ist. Die Atmosphäre absorbiert etwas Sonnenlicht, wodurch der Sonnenfluss reduziert wird, und nicht alles 2   m 2 des Körpers des Supermannes absorbiert Sonnenlicht. Und dabei ist noch nicht einmal die Effizienz des „Antriebssystems“ von Superman berücksichtigt.
Außerdem ist der Energiebedarf, um diese Geschwindigkeit tatsächlich aufrechtzuerhalten, enorm, wenn man bedenkt, dass sein Umhang nicht wirklich dazu beiträgt, den Luftwiderstand zu verringern.
Warum denkst du, dass er keine Sonnenenergie speichert? Er muss also nicht 30 Minuten warten, um abzuheben?
Ich gehe davon aus, dass sein Tank leer ist. Wenn Sie natürlich die Energie einbeziehen, die er in 20 Jahren gespeichert hat (vorausgesetzt, seine Speicherung ist perfekt, kein Verlust), dann kann er ungefähr 7 Tage fliegen. Oder etwa 20.000 Mal abheben.
Aber Sie wissen, dass sein Verbrauch viel schneller ist als sein Aufladen. Es sei denn, er geht für eine Woche Urlaub zur Sonne und kommt zurück und stellt fest, dass die Erde verschwunden ist ...
Hahahaha und weiß nie, wie viel Energie der Krypton-Star ihm gegeben hat, als er ein Baby war. :P @KyleKanos ;)
Beachten Sie jedoch, dass er, um die Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, nur die Widerstandskräfte überwinden muss, die wahrscheinlich viel geringer sind als die zum Beschleunigen erforderliche Energie. Dies könnte anhand des Druckwiderstands (naja, Superman hat keine perfekte Tropfenform) - des Hautwiderstands (selbst die hoch aerodynamischen Anzüge von Schlittschuhläufern erzeugen viel Luftwiderstand) und nicht zuletzt des Wellenwiderstands (abhängig von der Länge der Supermans Arm während des Fluges viel :P). Könnte tatsächlich eine interessante Was-wäre-wenn-Frage für xkcd >< sein
haha, fair genug ... aber ich dachte, Kyrpton-Sterne sind im Vergleich zur Sonne viel schwächer (weniger Leuchtkraft) ... und übrigens, Energie, die diese Fluggeschwindigkeit aufrechterhält, ist nur die Arbeit, die gegen den Luftwiderstand geleistet wird, richtig ...?
Oh ja. Ich hatte vergessen. Kryptons Sonne ist älter und rot. Was weniger Energie abgibt :P
...und das 1340   W / m 2 Abbildung ist der Fluss an der Spitze der Atmosphäre. Deutlich weniger gelangt an die Oberfläche. Es gibt einen Grund, warum Sie keine solarbetriebenen Kampfflugzeuge sehen.
Was lässt Sie glauben, dass er diese Energie sofort aufwenden muss? Er wird auch während des Fluges aufgeladen. Das wird ein paar Minuten von der Ladezeit abhängen.
@MichaelBrown Du hast absolut recht, weshalb ich in der Frage angegeben habe, dass dies eine nahezu perfekte Situation ist und wenn du es im Detail betrachtest, wird es nur die Ladezeit verlängern.
@udiboy Ja, ich stimme zu, aber ich meine, er erreicht die Schallgeschwindigkeit innerhalb von Sekunden. Während dieser paar Sekunden ist die Energie, die er aufladen kann, im Vergleich zu seinem Verbrauch nicht signifikant. Tatsächlich macht es wahrscheinlich weniger als 0,1 % seines Energieverbrauchs aus ... aus 29,85 werden also 29,82 min ... was dazu führen kann, dass Lois das Leben gerettet wird.
Groß! Ich denke, die Näherungen sind gültig und die Berechnung ist solide. Bei Schallgeschwindigkeit erwarte ich jedoch erhebliche Widerstandskräfte. Beim Beschleunigen des Autos steigt der Benzinverbrauch auf 30-35 l/100km, bei konstanter Fahrt liegt er bei 6-7 l/100km. Dies ist nur ein Faktor von 5 und wird bei höheren Geschwindigkeiten schlimmer ...
Hallo Jin. Wenn Sie dies noch nicht getan haben, nehmen Sie sich bitte eine Minute Zeit, um die Definition für die Verwendung des Hausaufgaben -Tags und die Phys.SE - Richtlinie für hausaufgabenähnliche Probleme zu lesen.
Obwohl irrelevant, werden Sie dies interessant finden: en.wikipedia.org/wiki/Cartoon_physics
Das ist ka-el unter dem Einfluss eines gelben Sterns, nichts über Solarenergie. Schließlich hat er nachts und unter Tage die Macht. Offensichtlich geht noch was. Er zapft direkt den leuchtenden Äther an oder hat eine metabolische Erweiterung in eine entartete Dimension, die ihn mit dem Sonnenkern verbindet, oder vielleicht haben die Astronomen und Elektroniker der Gelben Energie gesucht.
Sie wissen, dass er seine Energie nicht nur von der Sonne bezieht. Er isst auch Essen. Daraus schöpft er wohl seine Energie, wenn die „Tanks leer“ sind. Außerdem kann sein Körper, wie deiner oder meiner, wahrscheinlich in den Hungermodus wechseln. Wir können auch nach mehreren Tagen ohne Essen noch springen und rennen, weil unser Körper Dinge tun kann, wie sich selbst für Energie zu kannibalisieren. Ich nehme an, dass er wenig Solarbrennstoff hat, als wären wir wirklich hungrig
Ach du lieber Gott. Und in Star Wars gibt es superluminale Kommunikation! Das sind Spielfilme, und ziemlich gute, muss ich sagen. Sie haben nicht versucht herauszufinden, woher die Energie kommt, wenn Harry Potter seinen Zauberstab benutzt, oder? PS vielleicht verwendet Superman eine Art Batterie: Er absorbiert Sonnenenergie und verwendet sie dann, wenn er es braucht.
Aus Ihren ersten beiden Aussagen haben Sie 4.0 + 0,2 = 4.8 ????
FWIW, Supermans Masse beträgt 107 kg .
Ich finde es erstaunlich, dass eine beträchtliche Minderheit der Physikstudenten, die ich an der High School unterrichte, von Comic-Helden beeinflusst sind. Einige meiner Schüler haben mir gesagt, dass es möglich ist, Iron Man-Stunts zu machen, wenn man seinen Anzug trägt! Es wäre schön, wenn die Schüler erkennen würden, dass Hollywood-Physik reine Fantasie ist und nichts weiter. Mit anderen Worten, es ist VIEL SCHWIERIGER, Schülern beizubringen, ein falsches Konzept zu verlernen, als einem völlig unvoreingenommenen Schüler das richtige Konzept beizubringen.
@Jim Um Ihren Vorschlag zu erweitern, dass er die notwendige Energie aus Lebensmitteln anstelle von Sonnenlicht gewinnen könnte, entsprechen 4,8 × 10 ^ 6 Joule 1147 kcal (Nahrungskalorien), solange er einen großen Burger, Pommes und vielleicht ein Milchshake, er wäre gut für einen Flug. Es gibt Strongman-Konkurrenten und andere Athleten, die etwa 10.000 Kalorien pro Tag zu sich nehmen. Wenn Superman also ähnliche Mengen an Nahrung zu sich nimmt, erscheint seine Energieabgabe plausibel.

Antworten (2)

Eigentlich bin ich nur ein Gymnasiast, aber ich hoffe, ich kann helfen.

Als erstes sollten wir angeben, wie der Superman fliegen soll. Ich gehe hier davon aus, dass es direkt von der Erde nach oben abhebt und dann direkt parallel zur Erdoberfläche fliegt (ich habe angenommen, dass die Erde eine Ebene ist, keine Kugel.)

Für den Start müssen wir die Schwerkraft der Erde beherrschen. Die Energie, die wir brauchen, ist die gleiche wie die Differenz der Gravitationspotentialenergie der 2 Punkte. (1 auf der Erdoberfläche und die andere auf der entsprechenden Höhe, was Sie mit 300 m angenommen haben), also haben wir:

E = m g h
E = 80 ∗ 9.8 ∗ 300 = 2.35 ∗ 10 5 J

Jetzt ist Superman auf der gewünschten Höhe und das einzige, was wir brauchen, ist, ihm eine Schallgeschwindigkeit zu geben. Die benötigte Energie ist kinetische Energie, gegeben durch:

k = 1 / 2 ∗ m ∗ v 2
k = 1 / 2 ∗ 80 ∗ 340 2 = 4.62 ∗ 10 6 J

Die Gesamtenergie ist:

E t = 48.55 ∗ 10 5 J

Bis hierhin waren alle Ihre Berechnungen richtig. aber die Energie, die der Supermensch aufnimmt, erzeugt einen Druck auf ihn und damit eine Kraft. Die Kraftrichtung ist der Sonne entgegengesetzt, das heißt zur Erde! Daher kann es die Sonnenenergie nicht direkt nutzen, um von der Erde weg zu beschleunigen oder die Schallgeschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zur Strahlung zu erreichen.
Wenn wir davon ausgehen, dass der Supermann ein "Ding" hat, das Strahlungsenergie in mechanische Energie umwandeln kann (z. B. durch Verwendung von Solarpillen, ...), dann ist Ihre Berechnung richtig! aber es dauert sogar noch kürzer, bis Superman die Erde verlässt. weil es zunächst nicht die ganze Energie haben muss! Ich denke, wir sollten die Differenz der potentiellen Energie pro Zeiteinheit berechnen. und vergleiche sie mit der an seinem Körper empfangenen Energie. ist die empfangene Energie größer als die benötigte Energie, so kann er fliegen. und sonst nicht.

Angesichts der Erhaltung des linearen Impulses gibt es ein viel größeres Problem: Wenn Superman wegzoomt, was zoomt dann dagegen? Bemerkenswerterweise scheint das Buch Mormon dieses Problem anzusprechen. David O. McKay, 1963; Softcover-Ausgabe veröffentlicht 1976; linke Seite Farbplatte gegenüber p. 397. Dies ist nicht die Lösung des Sohnes von Krypton.

Energie, die Superman benötigt, um mit Schallgeschwindigkeit abzuheben und zu fliegen
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