Wenn ein Objekt im statischen Zustand zu hart wäre, um es zu durchstechen, ist es dann möglich, es zu durchbohren, während Sie es still halten und sich auf Sie zubewegen?

Es gibt drei Möglichkeiten, wie dies funktionieren könnte, die alle Shelobs eigene Stärke nutzen.

1. Erstens, wie in anderen Antworten erwähnt, hätte das Schwert nach unten getrieben werden können, bis der Griff auf den Boden aufschlug und auf diese Weise abgestützt war.
2. Das Schwert hätte mit verschränkten Armen und Beinen gerade nach oben gehalten und das Querstück des Schwertes gegen die Hände gedrückt werden können. In dieser Haltung könnte ein Körper mehr Kraft aushalten, als die Muskeln aktiv ausüben könnten, und somit als ausreichende Stütze gegen Shelobs eigene überlegene Kraft wirken.
3. Der Text scheint zu unterstützen, dass Shelobs Körper hart war. Das Stechen ist also keine Frage der Kraft an sich, sondern des Impulses: mv = Ft. Je härter die Schale ist, desto wahrscheinlicher wird ein schneller Impuls sie zerbrechen. Shelob hätte sich mit einer solchen Geschwindigkeit gegen einen Schub bewegen können, dass die Impulszeit verkürzt und die Stärke von Sams eigenem Schub aufgrund des verkürzten Intervalls multipliziert wurde, da sich diese Gleichung auf F = mv/t umstellt.

Auch eine Kombination aus 2 und 3 ist möglich. Wie jeder gute Kampfsportler weiß, können Sie mehr Kraft liefern, indem Sie Ihre Schläge so dosieren, dass Ihre Gelenke sperren, sobald der Kontakt hergestellt wird. Dies vervielfacht die Geschwindigkeit und Stärke beispielsweise eines Schlags mit der Kraft und dem Gewicht des Körpers, der dem Schlag folgt. Sie können die Kraft eines Schlags vervielfachen, indem Sie Ihren ganzen Oberkörper darauf legen und mehr Kraft erreichen, als Sie mit Ihrem Arm allein aufbringen können. Kankra, die ihre eigene Kraft gegen Sam wirft, gerade als ein Aufwärtsstoß nach Hause kam und seine Arme schlossen, kombiniert den zusätzlichen Impuls aus der Kontaktgeschwindigkeit mit dem Kraftwiderstand von Sams gesperrten Gelenken. Es ist vollkommen vernünftig anzunehmen, dass dies Sam letztendlich zu Fall gebracht hat, sie aber dennoch durchbohrt hat.

Siehe auch Bearbeiten unten

Aus dem Text geht etwas unklar hervor, ob die Beschreibung widersprüchlich/physisch ist oder nicht.

Hier ist der Text:

Aber Shelob war nicht wie Drachen, kein weicherer Fleck hatte sie außer ihren Augen. Ihre uralte Haut war knorrig und von Verderbnis durchlöchert, aber von innen immer dicker mit Schicht um Schicht von bösem Wachstum. Die Klinge traf ihn mit einem schrecklichen Schnitt, aber diese abscheulichen Falten konnten von keiner menschlichen Kraft durchbohrt werden, auch wenn Elb oder Zwerg den Stahl schmieden oder die Hand von Beren oder Túrin ihn führen sollte. Sie gab dem Schlag nach und hob dann den großen Beutel ihres Bauches hoch über Sams Kopf. Gift schäumte und sprudelte aus der Wunde. Jetzt spreizte sie ihre Beine und trieb ihre riesige Masse wieder auf ihn hinunter. Zu früh. Denn Sam stand immer noch auf seinen Füßen und ließ sein eigenes Schwert fallen, hielt mit beiden Händen die Elfenklingenspitze nach oben und wehrte dieses grässliche Dach ab; und so Shelob, mit der treibenden Kraft ihres eigenen grausamen Willens, mit einer Kraft, die größer ist als die Hand eines jeden Kriegers, stürzte sie sich auf einen bitteren Stachel. Tief, tief piekste es, als Sam langsam zu Boden geschmettert wurde.

Angenommen, es muss eine Schwellenkraft geben,$F_{pierce}$damit die Klinge Kankras Haut durchbohrt. Angenommen, die Klinge stecke mit dem Griff nach unten und der Klinge nach oben im Boden fest. Wenn Shelob ihr Körpergewicht auf das Schwert senkt, würde sie eine Kraft auf das Schwert ausüben und das Schwert würde eine Kraft auf sie ausüben (Newtons drittes Gesetz). Da das Schwert jedoch im Boden steckt, wird der Boden AUCH eine normale Kraft auf das Schwert ausüben. Diese Normalkraft könnte die Kraft von Shelob so ausgleichen, dass die Klinge stationär bleibt. Wenn Shelob ihr Gewicht weiter nach unten drückt, muss es ihre Haut durchbohren.

Es ist klar, dass die Normalkraft gleich der Kraft sein muss, die Shelob auf die Klinge ausübt, damit das Schwert stationär bleibt. Übersteigt diese Kraft die Durchstechschwellenkraft,$F_{pierce}$dann sieht man, dass auch die Normalkraft übersteigen muss$F_{pierce}$.

Beachten Sie, dass es eher vom zugeführten Druck als von der Kraft abhängt, ob eine Klinge ein Objekt durchsticht. Druck ist Kraft dividiert durch Fläche,$P = \frac{F}{A}$. Schärfere Klingen haben kleinere Spitzenbereiche, sodass die gleiche Kraft eine höhere Leistung liefert. Das ist,$F_{pierce}$ist eine schaufelabhängige Größe. Wir werden verwenden$F_{pierce}$relevant für Sting, die Klinge, die Sam zu dieser Zeit trug. Nichtsdestotrotz weist der Autor Tolkien darauf hin, dass niemand genügend Kraft aufbringen kann, um die Haut zu durchbohren, unabhängig von der verwendeten Klinge.

Das ist die Physik des Problems. Leider ist nicht klar, wie diese Physik auf Tolkiens Beschreibung der Handlung zutrifft. Anfangs steht Sam auf und zeigt mit der Klinge nach oben. Kankra legt ihr Gewicht auf die Klinge. Wenn wir konsequent sind, müssen wir davon ausgehen, dass Sam nicht liefern kann$F_{pierce}$. Das bedeutet, dass sein eigener Körper anfangen muss, unter dem Gewicht von Shelob zu fallen , ohne sie zu durchbohren. Das stimmt natürlich mit Tolkiens Text überein: „Tief, tief hat es gestochen, als Sam langsam zu Boden gedrückt wurde“.

Es ist unklar, wann das Piercing tatsächlich passiert ist. Ich denke, die beste Hoffnung, die wir auf Konsistenz haben, ist das, was in Andrew Steanes Antwort beschrieben wird. Wenn das Schwert überhaupt in Shelob stecken bleibt, weil Sams es nach oben hält, und der Griff dann tatsächlich auf den Boden trifft, ist es möglich, dass die normale Kraft des Bodens, die dem Gewicht von Shelob entspricht, die erforderliche Durchschlagskraft liefern könnte, um in Shelob einzudringen.

Tolkien war kein Physiker, aber ich denke, aus der Aussage, dass Sam zu Boden geschmettert wurde, können wir schließen, dass Tolkien verstand, dass auch während dieser Abfolge von Ereignissen enorme Kräfte auf Sam wirken würden. Es ist nicht klar, ob er ein Missverständnis gemacht hat und vor seinem geistigen Auge die Klinge sah, die Shelob durchbohrte, bevor Sam vollständig zu Boden fiel oder nicht. Wenn wir uns das vorstellen sollen, dann würde ich sagen, dass es nicht mit seiner Behauptung übereinstimmt, dass "diese abscheulichen Falten von keiner Kraft von Männern durchbohrt werden könnten", wenn wir davon ausgehen, dass Sam weniger Kraft als ein Mann hat.

Wir könnten pingelig sein, dass der zitierte Absatz keine Aussagen darüber macht, ob Hobbits genug Kraft haben, um Shelob zu durchbohren. Diese Art von Argumentation hat einen Präzedenzfall in der Tatsache, dass Eowyn den Hexenkönig von Angmar töten konnte (von dem vorhergesagt wurde, dass er von keinem Mann getötet werden kann), weil sie tatsächlich eine Frau war. Ich denke jedoch, dass dies eher ein Fall von "etwas Prophezeiung / Magie" war, während Tolkien in diesem Fall behauptet, dass Männer buchstäblich nicht genug Kraft haben, um die notwendige Kraft bereitzustellen. Ich denke, es wäre lächerlich anzunehmen, dass der Widerspruch hier dadurch umgangen wird, dass Sam in diesem Moment mehr Stärke gezeigt hat, als jeder Mann es könnte.

Es ist nicht klar, ob wir uns vorstellen sollen, wie das Schwert gegen den Boden stößt oder nicht, obwohl ich zugeben muss, dass ich für mein Physikhirn denke, dass mir diese Visualisierung in den Sinn gekommen ist.

Zusammenfassung: Aus dem Text geht nicht ganz hervor, ob ein Widerspruch vorliegt oder nicht. Es scheint, als hätte Tolkien vielleicht ein wenig darüber nachgedacht, aber vielleicht nicht mit der vollen Strenge von Netwons drittem Gesetz. Es war ein heißer Moment und alles ging sehr schnell! Vielleicht war es nur eine komplizierte Mischung von Ereignissen, die in einer Einführung in die Physik-Hausaufgabe nur mühsam genug detailliert beschrieben worden wäre.

Natürlich ... das gibt mir eine gute Idee für eine Hausaufgabe zur Einführung in die Physik ...

Bearbeiten: @Joshua macht einen sehr guten Punkt in den Kommentaren. Mit der richtigen Haltung kann man viel mehr Kraft aushalten, als man mit den eigenen Muskeln erhoffen könnte. Dies liegt daran, dass die Person die Last auf ihrem Skelett tragen kann, anstatt sich auf die Kontraktion ihrer Muskeln zu verlassen, um die Kraft bereitzustellen. Vielleicht beziehen sich Tolkiens Kommentare über die abscheulichen Falten, die nicht von der Kraft der Männer durchbohrt werden, auf einen Mann oder eine Frau, die direkt auf die Haut von Shelob stoßen oder aufschlitzen, während Sams Taktik, unter Shelobs fallendem Körper zu stehen, die von Tolkien präsentierte Einschränkung umgeht.

Ich habe es mir immer als Sam unter Shelob mit nach oben gerichtetem Schwert vorgestellt; Shelob schlägt ihren Körper auf ihn, das Schwert endet vertikal zwischen dem felsigen Boden und Shelobs Körper, also ist es ihr Gewicht, das die Kraft liefert. Sam rollt sich derweil vermutlich zur Seite. Oder vielleicht kann er es überleben, für einen Moment am Boden festgehalten zu werden, da ich annehme, dass der Griff nicht eindringt und Kankras Körper sich vielleicht ein wenig beugt. Die Physik würde also lediglich erfordern, dass das Material des Schwertes der aufgebrachten Kraft widerstehen kann, ohne sich zu verbiegen, und dass die Spitze des Schwertes hart und scharf genug ist, um ihre Aufgabe zu erfüllen. Außerdem sollte der Untergrund hart sein. Ist das Physik? Sicher! Warum nicht? Aber die Verzauberung von Klingen ist keine Physik ... es sei denn, es ist ein Name für eine Musterschweißung oder ähnliches.

Stellen Sie sich vor, Sam lässt das Schwert vollständig fallen, während Shelob ihn angreift.

Dann ist dies gleichbedeutend mit einer Kollision zwischen Shelob, der sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegt$v$, und das Schwert, in Ruhe. Was wiederum einer Kollision zwischen Shelob in Ruhe und einem sich schnell bewegenden Schwert entspricht$v$.

Sie stimmen sicher zu, dass es eine gewisse Geschwindigkeit gibt, mit der ein Schwert jedes Objekt durchbohrt, wenn es geworfen wird. Wenn Shelob also schnell genug auflädt, kann das Ergebnis möglicherweise viel mehr sein als das, was Sam alleine erreichen kann, selbst wenn Sam das Schwert vollständig fallen lässt. Jede Kraft, die er in einen Stoß einsetzen kann, ist nur ein Bonus.