Wie kann ich die Energiekosten der magischen Levitation sinnvoll definieren?

In der Welt, die ich baue, gibt es eine Form von „Magie“¹, die effektiv auf stoffwechselbetriebene Telekinese hinausläuft. Insbesondere gibt es eine maximale Leistungsgrenze von ca. 20 W/kg bezogen auf das Gewicht einer Person (entspricht „anstrengendem Training“, dh etwas, das die Person nicht allzu lange durchhalten kann).

Der Einfachheit halber betrachte ich diese "Magie" fiktiv als 100% effizient. Dies ist in Ordnung für Dinge, die Arbeit beinhalten (Physik-Definition), aber ich stoße auf Probleme, wenn ich über Levitation nachdenke.

Levitation kann als Anwendung einer konstanten "magischen" Beschleunigung auf ein Objekt betrachtet werden, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Das Problem besteht darin, dass die zum Beschleunigen eines Objekts erforderliche Leistung bei Vorhandensein eines 100% effizienten "Motors" von der Geschwindigkeit abhängt. Mit anderen Worten, wenn ich nur ein Objekt stationär in der Luft halte (Geschwindigkeit ist Null), ist die erforderliche Energie Null Hinweis ! (Siehe auch das .) Das ist "offensichtlich" Unsinn.

Wie kann ich das umformulieren, um eine vernünftige Aussage darüber treffen zu können, wie viel Energie es kostet, meine "Magie" zu nutzen? Beachten Sie, dass ich in der Lage sein möchte, Dinge wie das Aufheben und Halten kleiner Gegenstände mit einem Energieaufwand zu tun, der vergleichbar ist mit dem, dasselbe mit Muskelkraft zu tun. (Dies ist das gleiche magische System wie in Würde eine Gesellschaft, die Magie nutzt, lebende Batterien schaffen?; siehe diese Frage für weitere Details/Beispiele.)

Letztendlich möchte ich wissen, ob a) Menschen selbst schweben können und b) ob sie sich im Falle eines hohen Sturzes, eines Autounfalls oder dergleichen bis zum Stillstand verlangsamen könnten.


Um es ein bisschen anders auszudrücken, wenn ich die Schwerkraft ignoriere – eigentlich, wenn ich alle statischen Widerstände ignoriere – kann ich die Wirkung von „Magie“ im Allgemeinen als Arbeit ausdrücken, für die ich vernünftig Zahlen nennen kann. Wie würde ich dann vorgehen, um einen "angemessenen" Wert dafür zu bestimmen, wie viel Energie "Magie" aufwenden muss, um statischen Kräften (wie der Schwerkraft) entgegenzuwirken? Idealerweise wäre das Endergebnis eine Konstante, deren Einheit Watt pro Newton ist.

Beachten Sie, dass, obwohl mein ultimatives Ziel darin besteht, diese Zahl zu finden (und Vorschläge dazu, wie diese Zahl lauten sollte, sehr willkommen sind!), der wichtige Teil dieser Frage eigentlich lautet: "Wie bin ich auf diese Zahl gekommen?".


Etwas spucken ... Die Schwerkraft der Erde beträgt etwa 10 N / kg (etwas weniger, aber wir nähern uns an). Eine durchschnittliche Person kann zumindest für kurze Zeit tothängen, und Menschen in anständiger Form können Klimmzüge machen. Nehmen wir auch an, dass meine 20 W/kg etwas niedrig sind und dass jemand in wirklich guter Verfassung 30 W/kg und 20 N/kg bewältigen kann. Das ergibt 1,5 W/N. Wenn ich keine Antwort auf diese Frage bekomme, werde ich damit weitermachen und (leider) Schluss machen. Kann ich diese Nummer auf andere Weise erklären als „Ich habe sie aus meinem <redacted> gezogen“? Was ich suche, ist eine plausible Erklärung dafür"Magie" braucht Energie, um statische Kräfte zu überwinden, die idealerweise zur Berechnung einer W / N verwendet werden könnten, die eine Zahl in diesem Stadion ergeben könnte. (Eine Erklärung, die notwendigerweise eine andere Zahl ergeben würde, ist in Ordnung, solange die Zahl nicht Null und kleiner als beispielsweise 5 W/N ist.)

Nach Ihrer Bearbeitung klingt es so, als wäre der ganze Flaum irgendwie irrelevant, und Sie möchten nur, dass jemand einige Arbeitsgleichungskoeffizienten für Sie erfindet und rechtfertigt?
... und nach Ihrem Kommentar zu meiner (Ex-)Antwort scheint dies der Fall zu sein. Daher bin ich mir nicht sicher, ob Ihre Frage wirklich als Weltenbau gilt. Haben Sie ein gutes Kriterium dafür, was die "beste" willkürliche Strafe auf Zeit- und Arbeitsbasis wäre?
Vielleicht. (Übrigens fand ich Ihre Antwort interessant und ... zumindest hilfreicher als die anderen.) Obwohl ich letztendlich eine Nummer haben möchte, besteht das "echte" Problem darin, eine plausible Erklärung für die Nummer zu finden . (Was dies definitiv zu einer WB-Frage macht und definitiv nicht zu einer Physik.SE-Frage.) IOW, ich habe "Magie", die kinetische Kraft anwendet, um etwas zu bewegen oder zu schweben, es dauert XW / N, um statische Kräfte zu überwinden, die der Wirkung von entgegenwirken Magie ... woher kommt X?
Kriterien für eine gute Antwort sind a) ein Wert, der zu dem passt, was ich mit meiner "Magie" erreichen möchte, aber mindestens genauso wichtig ist , b) eine glaubwürdige Begründung für den Wert. Der eigentliche Wert ist das Endziel, aber die Frage ist eher, wie man dorthin kommt, wenn das Sinn macht ... (Die Frage wurde bearbeitet, um dies zu verdeutlichen ...)
Sehen Sie sich diese Antwort an. Ich denke, es könnte für Ihr Szenario funktionieren. worldbuilding.stackexchange.com/questions/93534/…
@Willk, das ist ... so etwas wie ich versuche zu enden. Es scheint nicht wirklich darauf einzugehen, wie / warum ich dorthin gekommen bin. Ich neige derzeit nicht dazu, es zu akzeptieren (vielleicht mit einigen Optimierungen?), Aber Gustavos Antwort ist zumindest auf dem richtigen Weg.
Wenn es bei Ihrer Magie nur um Telekinese geht, messen/begrenzen Sie sie vielleicht in Kraft statt in Energie? Genau wie Raketenschub.

Antworten (3)

Das einfache Halten eines Gegenstands über dem Boden erfordert keine Energie; ein Tisch kann es den ganzen Tag tun, ohne Kalorien zu benötigen. Ein Mensch, der einen Gegenstand hochhält, ist eine andere Sache: Wir können unser Skelett nicht einfach wie ein Pferd fixieren, sondern unsere Muskeln benutzen, um aufrecht zu bleiben.

Sie könnten also den gleichen Energiebedarf haben, als würden Sie sich mit anderen Mitteln (z. B. Treppensteigen) in die Luft erheben, und die Kosten für das Verbleiben im Weltraum wären entweder die gleichen wie für das Stehenbleiben oder die gleichen wie für das eigene Halten Gewicht durch Ihre Arme, je nachdem, was für die Handlung am besten funktioniert.

Downvoting, weil dies die Frage wirklich nicht beantwortet. Ich habe bereits erklärt, dass ich nicht möchte, dass die "statischen" Kosten Null sind, und eine Schätzung für "dasselbe wie das Halten des eigenen Gewichts an den Armen" gezeigt. Aber das ist Hintergrund. Die eigentliche Frage fragt, warum diese Kosten existieren. (Das heißt, was wäre eine plausible Erklärung im Universum. Die Gründe außerhalb des Universums sind offensichtlich.)
Es tut mir leid, aber Physik ist Physik und es gibt nicht immer gute Möglichkeiten, mit der Hand darum herum zu winken. Schießen Sie nicht auf den Boten.
Es geht nicht darum, Physik zu erklären. Das Problem ist, dass Ihre Antwort in keiner Weise die gestellte Frage beantwortet: Warum erfordert Levitation im Universum Energieverbrauch? Ihre Antwort ist bestenfalls eine Rahmenherausforderung, aber Sie haben es nicht so formuliert. (Und weil das kostenlose Schweben eine weltberühmte Fähigkeit ist, ist eine Rahmenherausforderung nicht wirklich nützlich ...)

Schweben durch Ton. Akustische Levitation

Ihre Magie ist nichts anderes, als in der Lage zu sein, genug Energie in der Luft zu verbreiten, um den Gegenstand zu bewegen. Im Labor wurde bewiesen, dass ein Tischtennisball allein durch Geräusche schweben kann.

Sie benötigen einen Vektor der gleichen Größe, der in die andere Richtung geht.

Um die Schwerkraft aufzuheben, müssen Sie "Normalkraft" anwenden. Das ist, was eine Tabelle über dem Objekt anwendet, wenn man es hält.

Für 1 Kilogramm benötigt man 9,8 Newton. oder 1 Joule/Meter.

Da die Luft komprimierbar ist, ist Ihre Ineffizienz unvermeidlich. Im Wasser funktioniert deine Magie besser.

Im Vakuum funktioniert es nicht!

Spaß haben :-)

Pro Kommentar bearbeitet.

Ich bin mir der grundlegenden Physik bewusst. Was ich wirklich wissen möchte, ist, warum es Energiekosten gibt. Da wir über "Magie" sprechen, suche ich definitiv nach einer Antwort vom Typ Weltenbau, nicht nur nach dem Rezitieren einiger physikalischer Formeln.
Ich entschuldige mich, habe die Antwort bearbeitet, um die Frage widerzuspiegeln.
Danke! Und... es ist eine sehr interessante Antwort, die definitiv mit dem übereinstimmt, was ich wollte.
Im Wasser funktioniert es aufgrund des Auftriebs besser; es gibt weniger "Schwerkraft" zu überwinden. OTOH, vielleicht ist das gleiche Prinzip am Werk...
Angenommen, Sie möchten mit Ihrer Magie Druck ausüben. Verwenden Sie eine Metallplatte. Die Vibrationen breiten sich schneller und effizienter aus, wenn ein dichteres Medium verwendet wird.
Leider ist es für meine Geschichte nicht relevant, aber ich könnte eine interessante Wendung darin sehen ... Levitation erfordert die Überwindung der natürlichen Tendenz leichterer "Stoffe", ein Objekt "auf und über" bewegen zu wollen. Magie muss das verhindern. Ich glaube, Sie erzielen den gleichen Effekt in einem Medium, aber anstatt nicht im Vakuum zu arbeiten, würde es die Levitation im Vakuum frei machen (keine Energiekosten).
Astrounauten stehen vor dem Problem, Dinge fallen zu lassen, da sie erwarten, dass sie an Ort und Stelle bleiben. Es wäre interessant, einen Astronauten zu platzieren, der es gewohnt ist, es in einem Vakuumraum an Ort und Stelle zu halten.

Levitation braucht eigentlich keine Energie zu verbrauchen. Ein gut konstruierter Schwebezauber unterbricht einfach die Umwandlung von potenzieller Gravitationsenergie in kinetische Energie. Das kostet so gut wie nichts. Sie müssten nur Energie aufwenden, um aufzusteigen, und Sie würden Energie vom Abstieg zurückgewinnen.

Die ineffiziente Art der Levitation besteht darin, eine Gegenbeschleunigung gegen die Schwerkraft zu erzeugen. Für alle praktischen Zwecke könnte es genauso gut "Conjure Helicopter Engine" sein. Dies wird Ihren Energiepool ziemlich schnell entleeren.

...außer ich versuche ganz gezielt zu vermeiden , ein Universum zu erschaffen, das Gravity Is a Harsh Mistress abwendet . Freie Levitation bedeutet unter anderem, dass jeder fliegen kann , magische Benutzer massive Objekte heben können und im Allgemeinen alle möglichen weltbildenden Verwüstungen anrichten. Ich möchte ausdrücklich , dass die Levitation so teuer ist, dass sie nur in kurzen Stößen oder mit leichten Objekten durchgeführt werden kann.