Nekromanti Joule hit och Joule dit. Laser och kinetik...

[Pendragon]

Sitter och pysslar med att slänga igång en liten robotech-kampanj med unisystem-reglerna (Buffy, All Flesh Must Be Eaten). Till min hjälp har jag den här eminenta sidan för att förse mig med alla möjliga sorters tekniska detaljer.
De beskriver även kraftnivån på laser- och energivapen, och mäter den allt som oftast i megajoule.
Kruxet är att de fjösigaste laserkanonerna ligger på runt 3MJ, och likväl är de sekundär beväpning på en Mecha vars huvudbestyckning, en 55mm's automatkanon, presterar ca 1,2 till 1,5 MJ i utgångsenergi.

Vad är egentligen skillnaden mellan att få 1,5MJ kinetisk energi i plåten och 3MJ laser (värmeenergi, antar jag)?

Visst det är en anime serie, men jag hade gärna velat få kraftnivåerna och effekterna vapnen har någorlunda trovärdiga.

/Joel

 

[Krille]

"Vad är egentligen skillnaden mellan att få 1,5MJ kinetisk energi i plåten och 3MJ laser (värmeenergi, antar jag)?"

Massor.

Till att börja med så är lasern inte värmeenergi utan elektromagnetisk strålning (mer specifikt ljus, som eventuellt omvandlas till värmeenergi).

Sen handlar det till stor del om impuls och effekt. En typisk kula levererar sin energi under loppet av en millisekund, vilket med megajoulekanoner ger gigawatt-effekter. Om lasern bara levererar sin skada på en mikrosekund så blir effekten i hundra megawatt-storlek, dvs en tiondel av effekten hos kulan.

 

[Man Mountainman]

Sen handlar det till stor del om impuls och effekt. En typisk kula levererar sin energi under loppet av en millisekund, vilket med megajoulekanoner ger gigawatt-effekter. Om lasern bara levererar sin skada på en mikrosekund så blir effekten i hundra megawatt-storlek, dvs en tiondel av effekten hos kulan.

Öhhhh....

Förklara igen! Är inte effekt energi per tidsenhet? Borde inte effekten bli större om energin levereras på kortare tid?

Jag är övertygad om att du kan mer än jag om sånt här, så det kan ju vara något jag har missat.

 

[Pendragon]

Okej... nån aning om hur länge en laser puls skulle tänkas vara? Det enda jag hittar är citat i stil med "Each barrel is capable of firing 6000 pulses per minute, peak power 6 megawatts per gun."

Det måste ju betyda att en puls varar som mest i 60/6000 = 0,01 (en hundradels) sekund, för att den ska hinna med 6000 på en minut. Men då strålen inte beskrivs som kontinuerlig bör det ju logiskt sett vara kortare pulser än så. Ett par mikrosekunder låter ganska rimligt i sådant fall.

/Joel

 

[Pendragon]

Öh, nej du har nog rätt. Krilles inlägg verkar betydligt mer förståeligt om man byter plats på milli- och mikrosekund. Jag antar att det var det han menade... eller?

/Joel

 

[Troberg]

"Vad är egentligen skillnaden mellan att få 1,5MJ kinetisk energi i plåten och 3MJ laser (värmeenergi, antar jag)?"
Massor.
Till att börja med så är lasern inte värmeenergi utan elektromagnetisk strålning (mer specifikt ljus, som eventuellt omvandlas till värmeenergi).
Sen handlar det till stor del om impuls och effekt. En typisk kula levererar sin energi under loppet av en millisekund, vilket med megajoulekanoner ger gigawatt-effekter. Om lasern bara levererar sin skada på en mikrosekund så blir effekten i hundra megawatt-storlek, dvs en tiondel av effekten hos kulan.

Dessutom så kanske mechan är ytbehandlad med Miracle Wax, och i så fall gör lasern ingen skada alls! Iofs så gör antagligen inte kanonen heller det om reklamen är sann...

 

[Krille]

Jag får skylla på riksmötesstress. Jag menade tider i storleksordningen 1/1000 sekunder på kulor och 1/100 sekunder på laserpulser av någorlunda effekt. Ser man på den resulterade effekt som jag skrev så kan man utläsa vad jag menade.

Kruxet med en laser är att det inte finns något riktigt effektivt sätt att göra om massor med energi av någon form till massor med ljus. Ju mer ljus man vill ha per tidsenhet (dvs ju högre effekt man vill ha) desto svårare är det.

Det finns ett annat problem, och det är fokus. För att få de fokuseringsnivåerna man vill ha vid de nivåerna så är risken rätt stor att man smälter linsen.

 

[Härolden]

Det finns ett annat problem, och det är fokus. För att få de fokuseringsnivåerna man vill ha vid de nivåerna så är risken rätt stor att man smälter linsen.

Då får man väl öka diametern på lasern, så sprider man ut energin där. Dessutom ökar räckvidden om jag kommer ihåg optiken rätt.

Hepp, då har man rationaliserat stora och macho energivapen helt plötsligt!

 

[Grog]

vem är det som klampar pâ min bro?

(eller min flickväns bro egentligen; hon doktorerar i laserteknik medan jag är mest en klâpare vad gäller det här. bla,bla, iaf

ni snackar mycket om energi, men men, vad som egentligen orsakar största skadan är den gamla hederliga tröghetsprincipen, dvs momentkonservering.

för en kula ges momentet av p_kula = sqrt(2m*T_kula), där m är kulans massa och T är kinetiska energin. however, för en strâle av fotoner (vilka saknar massa) är momentet p_gamma = T_gamma/c, där c är ljusets hastighet (typ 300Mm/s).

donc, om man petar in T_kula = 1.5 MJ och T_gamma = 3 MJ som du skrev i inlägget motsvarar laserstrâlens "knuff" en kula som väger ungefär 4 gram. inte sâ pjâkigt va? (JA, lasern knuffar mâlet, einstein fick nobelpris för den upptäckten).

det där resonemanget är mest för att ge en uppskattning och ska inte tas för 100% tillförlitligt. mâlets reflexivitet spelar in och en massa annat strunt. en annan kul (?) effect är att frekvensen hos lasern/masern kommer att spela roll, eftersom kroppens atomer har resonsenergier och energin hos en enskild photon är E=h*nu, där nu är frekvens och h en fjantig konstant. sâ om du vill ha en maser som primärt orsakar skada genom uppvärming pâ mâlytan, sätt en lâg frekvens och kompensera med högre flöde av fotoner och du har samma energi ändâ.

för övrigt kräver jag att min mekka ska ha flamers och välkyld cola-automat!

 

[Eva Florén]

Vidare fundering

Jag är inte fysiker/tekniker/laserfantast. Så vi (maken och jag- maken trätekniker (snickare dumskaft) och jag textiltekniker (symadam idiot)) funderade över de berömda olika effekterna av ett laservapen i "fritt vald värld".

A; Om laser inte stoppas av föremål som det träffar (se vissa SF-filmer) så borde det fortsätta i alla oändlighet... säg ajö till rymdskeppet, liten planet etc. Men om det stoppas av kroppar (inte mänskliga vilken typ av föremål som helst inkl. lik), hur ska man då avgöra hur långt det går in i kroppen?
B; Vissa filmer/spel sätter räckvidd på laser. Beror den av energin eller fokusering av lasern. Träffar lasern på en fokuserad punkt? I så fall måste vapnet ifråga ställas in på avstånd?

Det finns maskiner för tillverkning av "plastprototyper" Dessa använder laser och bygger gradvis upp en modell i ett "vätskebad" - allt ifrån en datamodell. Något som utnyttjas i vissa tecknade filmföretag respektive i industrin. Det är inte båg, utan det finns verkligen idag. Dessa laser måste arbeta mycket med just punkfokusering därav min fundering i frågan ovan.

Likadant finns det idag datastyrda utskärare i textilindustrin. Dessa skär ut delarna till en kostym eller liknande på ett par ögonblick - till skillnad mot vad lilla jag får göra. (mäta, rita mönster, klippa ut mönster, nåla, eventuellt kritstrecka eller motsvarande och slutligen klippa ut, ska göra det idag bör ta omkring två timmar då jag måste modifiera mönstret). Lasern i tillskärningsindustrin måste också jobba på en fokuseringspunkt då "bordet" man använder är ett vanligt laminatbord (obs dessa tål inte så mycket värme så ni bara vet det) och det finns inte mycket annat än ynka lite textildamm kvar när tillskärarn är färdig.

Till saken hör att man skär med ljus i ett material som är notoriskt snällt när det gäller eld. Jag vill härmed tippa er som har syntet, bomull och så vidare att gå över till ull om ni skall arbeta med eld... Ull, är svårt att få eld på om man jämför, det bildar inte små glödande klumpar av plastliknande effekt och när det är väl dampat (kompakt) så vägrar det i princip att brinna... ja, vid tillräckligt temp brinner det mesta. Speciellt diamanter.

Förlåt det var en bit ifrån Lasern. Men jag funderar alltså på ett system med en lågeffektiv laserstråle som mäter avståndet till målet, en högeffektiv laser som fokuseras på detsamma. Detta för att undvika otrevliga saker som att andas vakum...

Har jag fattat allt om bakfoten eller?

 

[Krille]

Re: Vidare fundering

"A; Om laser inte stoppas av föremål som det träffar (se vissa SF-filmer) så borde det fortsätta i alla oändlighet... säg ajö till rymdskeppet, liten planet etc. Men om det stoppas av kroppar (inte mänskliga vilken typ av föremål som helst inkl. lik), hur ska man då avgöra hur långt det går in i kroppen?"

Antingen a) bryr man sig inte, eller så b) beräknar man hur mycket energi som går åt till att förstöra en volym motsvarande laserns bredd och en centimeter djup, och dividerar laserns energi med detta.

"B; Vissa filmer/spel sätter räckvidd på laser. Beror den av energin eller fokusering av lasern. Träffar lasern på en fokuserad punkt? I så fall måste vapnet ifråga ställas in på avstånd?"

Räckvidden beror på en ämlans massa saker. Fokusering kan naturligtvis vara en faktor, liksom brytningar i luften som förstör fokusering. Men den viktigaste faktorn tror jag är rent praktiskt: det är ohemult svårt att träffa på långa avstånd, så även om lasern kan nå längre så skjuter man inte på det avståndet för att sannolikheten är så låg för träff.

Jämför med normala projektilvapen: de flesta har bra mycket längre teoretisk räckvidd än vapenlistan, men tabellen slutar vid övre gränsen för praktiskt stridsavstånd. Det är inga problem att skjuta fyra-fem kilometer med en kulspruta, och den kan till och med vara dödande på det avståndet. Man skjuter bara inte med den på sådana avstånd, utan håller sig under några hundra meter. Avståndet i vapentabellen brukar också ligga i de storleksordningarna.

 

[Grog]

Re: Det är stora bocken Bruse som klampar på din b

du har helt rätt! dessutom borde det respekingivande dânet av tidigare nämda automatkanon vara skäl i sig att gâ för denna. macho macho...

lasern har en lite fördel kvar; du träffar det du riktar pâ. "kulorna" faller inte (i sund gravitation) och det tar sâ gott som nada tid att nâ mâlet = svârt att ducka även pâ avstând i ordningen km.

med det avklarat, kan man spâna pâ laserstrâlens sammansättning. om man för skojs skull gâr ifrân att lasern egentligen är en laser, dvs en bunt koherenta fotoner, och istället antar att det bara är ett par enstaka particlar som stâlpulsen bestâr av kan man göra mycket kul:

om man lyckas fâ all energi att interagera med mâlet i en punkt kan man skapa ett pyttelitet svart hâl! (för de invigda: schwarzschildradien är endast 10^-19 m men det är fortfarande ohyggligt mycket större än plancklängden.) hâlet kommet att strâla bort mkt snabbt men med lite fantasi sâ borde hâlet hinna riva mekkan sönder och samman. hehehehe. (nörd remark: om man dessutom litar pâ teoretikerna som säger att rummet har âtminstone 10 dimensioner + tid sâ kan man fâ ett svart hâl vid betydligt lägre energier eftersom gravitonerna kan propagera i dessa dimensioner.) warp cannons, here i come!

ponera att det inte är fotoner i strâlen utan neutrinos. ja dâ blir det ocksâ kul-kul. effekten blir att ju mer pansar du omger dig med desto mer skada tar du. dessutom, du kan skjuta genom väggar och planeter efter eget behag.

aah, nu känner jag mig som en ond liten uppfinnare i james bond-filmer. ändock, hur man ska lyckas producera de där energierna är ren och skär scifi, men det var väl ändâ det vi diskuterade här?

gorg - fâr frispel

 

[Grog]

jag = klant

vet inte rikigt vad jag gjorde men mina 4g... gloem det. det riktiga svaret och det vettigaste saettet att uttrycka sig ska vara att lasern har fem miljontedelar av kanonens moment vid de givna energierna. (kanonens moment = 2000 kg m/s, laserns moment = 0.01 kg m/s.) att raekna kvadratroetter och si-enheter i huvudet goer sig inte vid alarmerande laag koffeinnivaa, borde vetat.

(ska man gnaella lite saa kan man saega att maeta laser i energi och inte i effekt aer besynnerligt, eftersom pulslaengden spelar in saa klart. jag antog att det hela gaellde foer ett kort "knippe" ljus, ungefaer som en kula.)

 

[Troberg]

Re: jag = klant

det riktiga svaret och det vettigaste saettet att uttrycka sig ska vara att lasern har fem miljontedelar av kanonens moment vid de givna energierna. (kanonens moment = 2000 kg m/s, laserns moment = 0.01 kg m/s.)

Har man ändrat benämningar igen sedan jag gick i skolan? Moment för mig är något man pratar om när det gäller hävarmar, inte i samband med rörelsemängd eller rörelseenergi.

Någon som kan förtydliga?

 

[Grog]

übersetzungen [OT]

det beror mestadels pâ mitt ofrivilligt anglifierade vokabulär. jag fâr aga mig själv.

momentum (en) = rörelsemängd (sv)
torque (en) = kraftmoment (sv)
moment of inertia (en) = tröghetsmoment (sv)

att bara säga moment utan prefix är sâlunda strunt och om du bläddrar i din minnensbank kommer du nog ihâg att det är kraftmoment du tänkte pâ.

clear as mud?

 

[avatarex]

Moment [OT]

Det används inte endast vid hävarmar utan även för att beskriva rotation hos kroppar. Samt eventuellt något mer.

 

[Troberg]

Re: Moment [OT]

Det används inte endast vid hävarmar utan även för att beskriva rotation hos kroppar.

Men rotation hos kroppar är ju i sammanhanget (dvs moment) bara en variant på hävarmar (och vice versa).

 

[Troberg]

Re: übersetzungen [OT]

att bara säga moment utan prefix är sâlunda strunt och om du bläddrar i din minnensbank kommer du nog ihâg att det är kraftmoment du tänkte pâ.

Japp, i stort sett. Så här skulle jag översätta:

momentum (en) = rörelsemängd (sv)
torque (en) = moment (sv)
moment of inertia (en) = tröghet (sv)

Det är de begrepp jag fått lära mig. Det var viktigt när jag gick i skolan, man måste veta begreppen för att få rätt schvung i klubban när man klubbade mammutar som snabbmat i skolmatsalen.