Wie viel Sand wird benötigt, um eine flauschige Barriere zu schaffen?

Ich habe meine Steinmagier, die die Erde manipulieren können (definieren wir Erde als Siliziumdioxid ). Sie können Schutzbarrieren bilden, Plattformen errichten, auf denen sie stehen können, oder ganze Felsbrocken anheben, um auf diejenigen zu werfen, die sie komisch ansehen. Nun zaubern sie Erde nicht aus dem Nichts - sie müssen sie aus dem Boden ziehen.

inkompetente künstlerische Konzeption

Noch ein paar Details zur Manipulation:

  • Im Kern ist das nichts als Telekinese. Ein Steinmagier kann alles erreichen, was ein Bulldozer kann. Aber der Magier hat Präzision, er kann bei Bedarf einzelne Körner kontrollieren. Natürlich werden beim Aufheben dieser Körner Wasser und andere Verunreinigungen mitgenommen, da sie am Sand haften bleiben.
  • Felsen werden genauso gut manipuliert wie Sandkörner (wirklich nur winzige Felsen). Hinter der Magie steckt viel Kraft; Jeder Anfänger kann an einem schlechten Tag 500 Newton ausstoßen, Experten können kurzzeitig 200 Kilo-Newton kanalisieren. Die Kraft kann im Allgemeinen bis zu zehn Sekunden lang aufrechterhalten werden, und es gibt auch eine Begrenzung, wie viel Kraft auf eine Felsmasse ausgeübt werden kann (andernfalls könnte man Kieselsteine ​​auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigen).
  • Felsen können in Sand verwandelt werden, indem sie im Wesentlichen zermahlen werden; Das kostet allerdings Energie und Sand ist meistens genug da. Sand kann in Gestein verwandelt werden, aber nur Arten von Sedimentgestein , die durch Druck entstehen (und Austrocknung, da Druck das Wasser herausdrücken kann).
  • Die Reichweite des Effekts beträgt 10 Meter in alle Richtungen (unabhängig von der Sichtlinie) und 50 Meter innerhalb der Sichtlinie. Natürlich können Sie etwas weiter werfen, wenn es innerhalb der Reichweite die erforderliche Energie erhält.

Allerdings wird das einfache vertikale Anheben des Bodens keine dauerhafte Barriere schaffen, da sich darunter eine Lücke befindet, wo die Barriere war. Es würde sofort wieder herunterfallen. Meine Lösung ist also, dass die Erde, die sie manipulieren, "flauschig" wird. Es gibt viel Luft innerhalb der Barriere und im Untergrund, die sie hält.

Nach Banach und Tarski kann dies ohne Unterschied in den Eigenschaften erfolgen. Aber wir haben es mit diskreten Partikeln zu tun: den Sandkörnern, aus denen der verwendete Schmutz besteht. Dies wird also zu einem Stapelproblem. Konstruieren Sie mit möglichst wenigen Körnern eine Wand mit ausreichender Druckfestigkeit, um eine Person zu halten und ein Projektil zu stoppen. Die Verwendung von zu viel Erde würde den Boden um die eigenen magischen Aktivitäten herum zu flaumig machen! Dann könnten unsere Jäger im Treibsand versinken.

Die Festigkeitsanforderung für die flauschige Barriere ist ein Werturteil, also habe ich mich nach Materialien umgesehen, die ungefähr so ​​​​stabil sind, wie ich mir vorstelle, dass die Barriere mindestens erforderlich ist. Ich landete auf Wassereis; die laut Wikipedia eine Druckfestigkeit von 3 Megapascal hat. Dem stehen 60 für Sandstein und 7 für Leichtziegel gegenüber . Ice ist auch ein lustiger Vergleichswert angesichts des breiteren Kontexts des Setting, das leider nicht namentlich erwähnt werden darf.

Die Frage wird also; die Annahme eines typischen Erdhügels als Quelle und die magische Manipulation jedes einzelnen Korns (aber keine Kraft, die es aufrecht hält, nachdem die Tat vollbracht ist). Wie viel Erde ist erforderlich, damit ein bestimmtes Volumen einer flauschigen Erdbarriere so stark wie Wassereis ist? Mit anderen Worten, wie hoch ist die Dichte dieser Barriere?

Ich verstehe, wenn noch niemand Sandkörner in perfekten Konfigurationen gestapelt hat und ein Großteil des Wissens unbekannt ist. Aber ich würde trotzdem eine Annäherung an die Größenordnung schätzen, wenn sie bereitgestellt werden kann, damit ich weiß, ob sich meine Steinmagier während einer ausgedehnten Kampfszene Sorgen machen müssten, Treibsand unter ihren Füßen zu erzeugen.

Eine andere Strategie, dank der Beiträge von AdrianColomitchi und PcMan in den Kommentaren, besteht darin, so viel Erde wie nötig aus dem Boden zu nehmen (die dabei locker wird) und diese zu hartem Gestein für Ihre Barriere zu komprimieren. Auch hier ist nur Sedimentgestein möglich.

Flauschiger Vorschlag 2

Für die zweite Version muss man also das Verhältnis der Dichten der Barriere und von (Normalerde minus Flaumboden = abgetragene Erde) kennen, um sich ein Bild davon zu machen, wie viel Sand für eine Barriere benötigt wird.

Können die Magier nur Erde bewegen , oder können sie bestehendes Gestein in neuen Sand zerteilen, oder kann der wiederverfestigte Sand auch wieder zu Gestein werden? Wenn letzteres der Fall ist, dann schau dir Aerogele an, wo man eine anständige Strukturfestigkeit für einen lächerlich geringen Massenbedarf erhält.
@PcMan für diese Frage gehe ich davon aus, dass sie sich nur über Felsen und Sand bewegen können. Stein in Sand zu verwandeln wäre möglich, erfordert aber eine Menge Energie (und normalerweise gibt es viel Sand), Sand in Stein zu verwandeln geht über ihre Fähigkeiten hinaus - das Beste, was sie tun können, ist Sand mechanisch zu komprimieren, nicht zusammenzuschmelzen und die meiste Erde zu finden in der Natur ist bereits komprimiert.
Wenn ich richtig liege, würden Sie mehr als 2 Tonnen für eine mannshohe Barriere heben und neu anordnen. Wäre es nicht einfacher, eine dünne Wand vor sich hochzuheben und dort zu halten und sie dann zusammenzudrücken, wenn ein Projektil auftrifft? Wenn Sie es von allen Seiten zusammendrücken, ist mehr Kraft erforderlich, um den Sand auseinander zu bewegen, und mit mehr als 2 Tonnen Kraft, um darauf zu werfen, können Sie viele Projektile stoppen. Das Hochhalten einer dünnen Sandlinie und das Hochhalten einer +/- 70 kg schweren Person würde auch viel weniger Kraft erfordern, als mehrere Tonnen Schmutz anzuheben und neu zu ordnen. Das setzt voraus, dass die Kraft über längere Zeiträume kanalisiert werden kann.
@Demigan Du kannst die Magie nur für eine Sache auf einmal verwenden; Sie können nicht angreifen, wenn Sie damit beschäftigt sind, die Barriere hochzuhalten. Die allgemeine Strategie besteht also darin, eine Barriere zu schaffen, die Sie nicht warten müssen, und dann Ihre eigenen Projektile zu werfen, während Sie geschützt dahinter stehen. Sie sehen auch nicht immer feindliche Projektile kommen. Einige Magier kämpfen vielleicht so, wie Sie es beschreiben, aber das ist nicht der allgemeine Anwendungsfall. Das Gewicht spielt keine Rolle, es ist telekinetische Magie, für die ich Energieerhaltung aus dem Fenster werfe. Und ja, auch der Faktor, dass man es nur wenige Sekunden lang halten kann, vielleicht zehn.
'Fluffy' = porös ;)
Wenn Sie eine völlig zauberlose Schaufel verwenden, können Sie den Sand auf natürliche Weise um etwa 16 % auflockern. Loser Sand hat eine Dichte von 1442 kg/m3 ... Gepackter Sand hat bekanntlich eine Dichte von etwa 1682 kg/m3 . Ohne Magie ist dies die maximale "Flaumigkeit", die Sie erhalten - mehr als das führt dazu, dass der Sand unter seinem eigenen Gewicht in einen kompakteren Zustand fällt , ohne dass das Gewicht einer Ameise darauf liegt .
@KeizerHarm ok, kein Verschmelzen von Sand zum Erstarren. Das beißt! Nächste Möglichkeit: Wie weit können sie die Erde seitlich verschieben? Kann ich hier eine (Ziegel-)Mauer bauen, indem ich Platten verwende, die meine Kraft von dieser Stelle des Bodens dort drüben gezogen hat, in Sichtweite, aber nicht annähernd in Reichweite? Wenn ja, super. Wenn nein, müssen Sie nur Sand aus dem Boden hieven, ihn direkt neben dem Startpunkt abwerfen und einen schwachen Graben + Damm anlegen. Und bitte keinen Sand , loser Sand will nur bergab fließen, man muss ihn verdichten oder benetzen, damit er sich überhaupt verhält . Vielleicht einfach eine Marmorplatte wie ein Schild schweben lassen?
@PcMan Hmmm ... gute Punkte. Erstens könnte dies nur eine Sprachbarriere sein, aber wenn ich Sand meine, meine ich nicht nur loses Wüstendünenmaterial, das sich auf natürliche Weise verschiebt, ich meine Schmutz, Erde, wie das, was Sie finden, wenn Sie an einen zufälligen Ort gehen in den Wald und fangen an zu graben. Da wäre Wasser drin; aber der Magier wäre nicht wirklich in der Lage, das Wasser zu kontrollieren (das wäre eine andere Art von Magier ...)
@PcMan zweitens habe ich ein bisschen mehr recherchiert und ich denke, ich kann einige Arten von funktionalen Sand-> Felspfaden zulassen, solange sie eher durch Kompression als durch Temperaturänderungen oder langfristige Chemie erreicht werden. Das heißt, einige Arten von Sedimentgesteinen wären lebensfähig. Da...
dann hat @AdrianColomitchi vielleicht gerade hilfreich die andere Hälfte der Gleichung geliefert, nämlich wie viel Sand Sie von einem gepackten Waldboden entfernen können, bevor Sie anfangen zu sinken. Dann besteht der Schlüssel darin, eine Sand-> Fels-Trajektorie zu finden, die nur Druck erfordert, die Dichte des resultierenden Gesteins zu ermitteln und diese durch das Gewicht / Volumen des Sandes zu teilen, das man entfernen kann (240 kg / m3), um das Volumen des Untergrunds zu erhalten flauschiger Sand, der durch das Ernten und Komprimieren eines Gesteinsvolumens (wahrscheinlich Sandstein) für die eigene Barriere entsteht.
@PcMan Und die Entfernungsbegrenzung beträgt 10 m in jede Richtung, unabhängig von der Sichtlinie, plus 50 m in Sichtweite. Ich werde dies und die Sedimentgesteinssache dem Fragenkörper hinzufügen.
@KeizerHarm In diesem Fall würden Sie meiner Meinung nach verschiedene Strategien sehen. Anstelle von flauschigen* Barrieren würden die Menschen beispielsweise den Sand vor sich aufgraben und ihn zu sich hinschieben, wodurch gleichzeitig ein Graben und eine Barriere aus gepacktem Sand mit mehr Masse zum Blockieren von Projektilen geschaffen würden. Und mit Kapazitäten von über 2 Tonnen wird das notwendig sein. Das Gewicht spielt eine Rolle dafür, wie viel Energie Ihre Magier zum Beispiel beim Abfeuern von Projektilen abgeben können, es sei denn, Sie haben eine Regel, dass ihre Tragfähigkeit vom Volumen abhängt und Kraft eine andere Metrik / Fähigkeit ist. *flauschig klingt viel lustiger als porös.
@Demigan Vielen Dank für Ihre Erkenntnisse :) Die Energieabgabe hängt stark vom Magier und seinem jeweiligen Fokus ab, reicht jedoch von 500 Newton bei einem Anfänger an einem schlechten Tag bis zu 200 kN bei einem hochqualifizierten Magier für kurze Instanzen. Es gibt auch eine Begrenzung der Kraft pro Masse; Sie können einen Kiesel nicht auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigen. Ich könnte hier auch Zahlen ausrechnen, aber Sie haben Recht, dass es verschiedene Strategien geben würde, und eine Barriere zu überwinden, bevor Sie selbst eine davon sind.
@KeizerHarm, wie gesagt, es ist magisch, sodass Sie das Volumen von der Kraft trennen können, die Sie pro Sekunde einsetzen, und im Wesentlichen eine Kraft pro Volumen pro Sekunde haben. Auf diese Weise kann ein Magier möglicherweise 100 Tonnen heben, aber er kann es nur mit 0,5 m / s beschleunigen, unabhängig davon, ob er 2 Gramm oder diese 100 Tonnen trägt. Ein anderer kann nur wenige Liter heben, aber viel schneller beschleunigen.
Das Banach-Tarski-Theorem gilt hier nicht.
@Daron Es war ein Witz :)

Antworten (1)

Leider glaube ich nicht, dass die Physik eine der beiden Ideen wie angegeben unterstützen wird. Sand, Schmutz und andere ähnliche Substanzen sind "körnige Materialien", und ihre ganze Stärke beruht auf der Reibung von Partikeln, die aneinander reiben.

Damit Sand überhaupt eine Festigkeit hat, müssen die Partikel in engem Kontakt mit allen anderen Partikeln um sie herum stehen. In Ihrem flockigen Sandkonzept trennen Sie die Partikel absichtlich, um ein größeres Volumen als normal zu füllen, was bedeutet, dass die Partikel nicht verdichtet werden und praktisch keine Festigkeit haben. Dies ist in der Tat der genaue Mechanismus hinter der Bodenverflüssigung - Wasser bahnt sich seinen Weg zwischen Sandpartikel, und wenn der Wasserdruck zu groß ist, drückt das Wasser die Partikel voneinander weg (oder verringert die Reibungskraft zwischen den Partikeln), was ihnen dies ermöglicht frei gleiten. Das Ergebnis ist ein nahezu vollständiger Kraftverlust.

Dazu brauchen Sie kein Wasser. Alles, was die Reibung zwischen Partikeln stört, schwächt zum Beispiel die Sand-Druckluft oder in Ihrem Fall die Magie.

Anstelle von flauschigem Sand muss der Magier das körnige Material in ein nicht körniges Material umwandeln, z. B. den Sand in Glas schmelzen. Auch dann müsste darauf geachtet werden, das Glas zu einer tragfähigen Struktur zu verschmelzen, denn Sand ist nicht leicht und Glas nicht stark.

Das zweite Problem betrifft die von Ihnen vorgeschlagene vertikale Barriere. Auch hier ist Sand ein körniges Material, daher ist seine einzige Stärke die Reibung zwischen den Partikeln. Es gibt keine Kraft, die körnige Materialien einschränkt, daher fallen sie auf natürliche Weise zu einem kegelförmigen Haufen zusammen. Die spezifische Form und Festigkeit dieses Flors wird durch den Böschungswinkel bestimmt .

Wenn Sie Sand in eine Barriere ziehen, müssen Sie eine Art Begrenzungskraft haben, um ihn dort zu halten. Entweder muss sich Ihr Magier konzentrieren und kontinuierlich einige Anstrengungen unternehmen, um die Barriere aufrechtzuerhalten, oder er muss der Barriere eine innere Struktur mit einem nicht körnigen Material verleihen. Wiederum könnten sie beispielsweise Sand zu Glas verschmelzen.

Dies ist tatsächlich einfacher als Sie vielleicht erwarten, obwohl ich keine Ahnung habe, ob es Ihre 3 MPa-Festigkeitsanforderung erfüllt. Mechanisch stabilisierte Erde ist nur ein körniges Material, dem zusätzliche Schichten hinzugefügt wurden, um die Erde zu versteifen, und Sie können relativ starke vertikale Säulen bauen , zumindest bis zu einer gewissen Höhe. Ihr Magier müsste horizontale Glasscheiben herstellen, die durch die Säule eingestreut sind, um sie tragfähig zu machen.

Das Problem bei diesem Ansatz ist jedoch, dass der Hauptbestandteil Ihrer Barriere immer noch nur Sand ist. Und als körniges Material ergibt sich die Stärke von Sand wiederum aus der Reibungskraft zwischen den Partikeln. Mechanisch stabilisierte Erde ist sehr stark, wenn Sie ein Gewicht direkt darauf legen, da dies den Sand komprimiert und die Reibung zwischen den Partikeln erhöht. Ein Schlag auf die Seite einer solchen Säule wird den Sand dort, wo er getroffen wurde, lokal zusammendrücken, aber auf der anderen Seite der Säule wird der Sand unter Spannung gesetzt, was die Festigkeit verringert, etwas Material abplatzt und die Gesamtfestigkeit verringert bei jedem kräftigen Schlag.

Vielen Dank für Ihre Einblicke. Es scheint, dass die erste Strategie (flauschiger Sand, flauschige Barriere) völlig undurchführbar ist. Was bleibt, ist die zweite Strategie (Sperre komprimiert, lockerer Sand darunter, der sie hochhält) - die Sie mit Ihrem Glasvorschlag auch erreichen. Kann Glas nur durch Pressen aus Sand hergestellt werden? Ich dachte, das wäre durch Schmelzen, und Temperaturmanipulation ist etwas, was die Sandmagier nicht ohne weiteres tun können (Sand an sich selbst zu reiben, um Wärme zu erzeugen, nenne ich Betrug: P)
@KeizerHarm Nicht, dass ich wüsste, aber ich weiß nicht viel über Glas.
Wie viel Sand wird benötigt, um eine flauschige Barriere zu schaffen?
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