Fyzikální zákony v Equestrii

[Grunt]

Další téma: The Sonic Rainboom

Akustický třesk, jak se mu říká fyzikálně správně, vzniká při překročení zvukové bariéry, tedy, když nějaké těleso překročí rychlost zvuku (ve vzduchu se udává 330 m/s ale závisí hodně na teplotě). Zpravidla bývá doprovázeno ohlušujícím rámusem, když nad vámi ono těleso proletí.

Osobně když jsem epizodu viděl tak mi sletěla sanice až k zemi, protože jsem byl naopak velmi překvapen jak moc se snaží (samozřejmě v rámci mezí) simulovat fyzikální zákonitosti. Na „animák pro malé holky“, dle mého názoru, až moc.
První je hyperbolický tvar rázové vlny, kterým rozráží RD vzduch kopýtkem při subsonickém letu, protože přibližně tak skutečný tvar i vypadá (jen s turbulentním prouděním u ocasu), dále jak se blíží rychlosti zvuku se mění tvar rozrážené vlny více a více k Machovu kuželu (též naprosto autentické, jen si mohly držet správný úhel kuželu aby to nemohlo být tak okatě zneužito), dále blesky které značí ionizaci a disociaci plynu ke které při nadzvukovém letu skutečně dochází (jen ne při M=1.0, ale při mnohem větších rychlostech jako třeba při rychlosti raketoplánu vstupujícího do atmosféry) no a nakonec samotný boom (ten nevzniká na jednom místě a odtud se nešíří lineárně v jedné rovině, spíš znova připomíná kužel, ale pozorovateli co stojí na jednom místě se tak jeví, takže to se dá odpustit). Duha samozřejmě typicky nevzniká, ale znova je ten koncept naprosto správný, protože za tu mlhu co je běžně u letadla letícího blízko rychlosti zvuku vidět je zodpovědná voda, resp. vodní pára která vlivem stlačení přechází z plynného skupenství do skupenství kapalného (kondenzuje do malých vodních kapek) a jediný důvod proč není za letounem vidět duha je ten, že kapky jsou stlačeny k sobě příliš nahusto než aby nimi mohlo procházet světlo a formují tak místo disperznutých kapiček vody co by mohly lámat světlo spíše mrak. Duhu jen považuju za jakousi asociaci k Rainbow Dash (všechno co udělá RD má všechny barvy duhy). Původně jsem si myslel, že mělo jít právě o vzdání holdu prvnímu člověku co překonal rychlost zvuku při volném pádu, protože jsem tu epizodu viděl krátce po seskoku Felixe Baumgartnera (nebo přibližně v tu dobu), ale epizoda byla napsána asi o dva roky dříve, takže kdo ví. O to víc mě štve, že Felix Baumgartner neměl na skafandru na zadku nášivku ve tvaru mraku s bleskem v barvách duhy.

Pokud si vzpomínáte, je to pár měsíců, kdy rakouský adrenalinový sportovec překonal rychlost zvuku, ale akustický třesk se u něj nedostavil. Proč? Jelikož to těleso musí nějaký zvuk vydávat

Jen tak čistě pro zajímavost, jsem naopak přesvědčen, že pokud by si byl v balónu vedle padajícího Felixe Baumgartnera, tak by se dost možná akustický třesk dostavil. Ono je to dost těžké hádat, protože dosažení takové rychlosti umožňuje právě řidší atmosféra ve velkých výškách, ale v ní také vzniká sonický třesk o něco těžší než v hustější atmosféře jako je blízko u země. No blíže k zemi zas volně padajícímu tělesu brání hustší atmosféra v dosažení takové rychlosti a pro běžného parašutistu se udává Terminal velocity (co to vůbec je? O terminální rychlosti jsem jakživ neslyšel) tak kolem 200km/h.

Jelikož nadzvukové stíhačky rámusí, tak akustický třesk u nich nastává (viz video).
Jelikož si onen rakušan nezpíval, nevydával nějak extra zvuk a tedy nerozkmitával molekuly vzduchu kolem sebe, zvuk se nešířil, neměl žádnou rychlost a tedy logicky nemohl překročit onu zvukovou bariéru.

Jsem si jistý, že kdyby tohle Felix Baumgartner četl, tak by tě vzal krumpáčem po hlavě, protože to je pravděpodobně ta nejstupidnější teorie, která se snaží dosažení jeho rekordu snaží vyvrátit, jakou jsem kdy četl. Zvukovou bariéru „samozřejmě překročil“, i když se mu za zadkem netvořili žádné duhy jakožto důkaz. Je to stejné jako s vlnami na vodní hladině. Těleso, které se pohybuje prostředím porušuje rovnovážný stav a tak tvoří jakousi vlnu. Jestli akustickou vlivem roztažení nebo stlačení molekul vzduchu nebo roztažením molekul vody na vodní hladině je jedno. Materiály samozřejmě mají snahu po dodání silného impulzu se navrátit do svých původních stavů a proto kmitají kolem rovnovážné polohy sem a tam a tím vlastně formují zvuk samotný (stejně jako kmitající reproduktor). Proto třeba když pleskneš rukou o stůl slyšíš to plesknutí i když ani stůl ani ruka není vyloženě generátorem zvuku. Je to vzduch samotný vytlačený z pod ruky nad stolem, který generuje ten vytlačený vzduch.

Stejný problém je u RD...nemá u sebe kazeťák, ani nevříská, tak nemůže překonat zvukovou bariéru...rychlost zvuku ano, ale nebude doprovázena tím "sonic boomem".

Termonukleární zbraň si též při explozi nebrouká, ale rachotu při výbuchu nadělá za deset. Jak už bylo řečeno, tohle je dost špatný přístup k problému.

A co duha? Nemám žádné jiné vysvětlení, než že jí svítí zadek a její ocas je něco jako skleněný hranol, jež ono světlo z jejího zadečku rozkládá na jednotlivé barvy.

Tak teoreticky je to samozřejmě možné naprosto bez problémů. Stačí aby od RD odlétávaly při letu nějaké malé částečky které by se chovaly jako kondenzační jádra, na nich by kondenzovaly vodní páry do kapiček vody a ty by lámaly procházející světlo. Při pohledu ve správném úhlu by byla vidět duha. Problém je jen že by musely být kondenzační jádra od sebe dostatečně disperzované(rozstříknuté) což by vyžadovalo nějakou externí sílu. Jako třeba kdyby RD nasávala vzduch tlamičkou, uvnitř těla ho míchala s palivem a řitním otvorem by výsledek rozstřikovala za sebe (vysvětlovalo by to zvuk proudového motoru a rychlosti, kterých je schopna dosahovat). Ale jak jsem řekl, beru to spíš jakožto takovou pohádkovou asociaci než něco s reálným základem.

Fyzika je tam tedy podle me jina, nez u nas.

Pokud jde o jinou planetu, ale stejný vesmír musí tam platit stejná fyzika jako u nás. Jen vlastnosti atmosféry by mohly být odlišné.

Vylez si na nějakou osmitisícovku a pochopíš

Je ovšem potřeba brát na vědomí že RD se pohybuje vysokou rychlostí v atmosféře (minimálně u epizody Sonic Rainboom můžeme s jistou určitostí tvrdit, že se blíží či překonává rychlost zvuku). I když může být řídká, tak tím že vzduch tlačí před sebou způsobuje jeho zhušťování. Někde na YouTube jsem dokonce viděl, že při velmi vysokých rychlostech musí být u náporových motorů ten vstupní kužel navržen tak aby rozrážel vzduch částečně mimo vlastní sání motoru, protože množství vzduchu vstupujícího do sání by ho jednoduše udusilo a tlak uvnitř motoru by mohl způsobit poškození. Asi to byl nejspíš nějaký Scramjet, protože ty vypadají tak divně.

Také nikdo neřekl, že tam všechno dýchá pouze kyslík. Co když jsou to pouze zmutované bytosti, co dýchají nám neznámý plyn?

Jako třeba dusík nebo xenon? Důvodem proč živé organizmy dýchají kyslík je jeho reaktivita. Netvrdím že by nemohli dýchat třeba hliníkové páry (ten je snad ještě reaktivnější), ale ty zas mají pro svou existenci podmínku naprosto jinou teplotu. Ale co já vim, třeba je RD z titanu.

Může se časem rozpadnout sám, nebo do něj musí kopnout pegas? Jak se po jednom kopnutí destabilizuje struktura obláčku? Jak se z obyčejnýho mráčku stane bouřkovej? Nebo pegasové bouřkový mráčky vyrábí? Jak se z bouřkovýho mráčku stane nebouřkovej a jak je možný, že se nerozpadne, když se do něj kopne?

Pegasové mají hodně silné zadní běhy. Při jemnějším hoofkicku mrak postupuje piezoelektrický efekt a výsledkem je blesk do zadku. Při mocnějším hoofkicku se mrak stlačí natolik, že začne voda v něm vřít a mrak se vypaří ve vodní páru. To je snad jasné už ze způsobu jakým autoři rozpad mraku animovali, ne?

Tohle v Equestrii asi taky nefunguje. Tedy že s výškou se mění atmosférické podmínky.
Kdyby to fungovalo, pegasové by mrzli za letu, ba by ani lítat nemohli - řídká atmosféra, malý vztlak a obsah kyslíku.

Ba přesně naopak:

• S tlakem bych si dělal starosti úplně nejmenší. Jak už bylo řečeno, při vysokých rychlostech tlačí RD vzduch před sebou. Čím rychleji letí tím je tlak vzduchu, který na ni působí větší. Naopak pokud by vzduch nerozrážela svým kopýtkem a celkově při tak velikých rychlostech nezaujala aerodynamický tvar (podobně jako má nos tryskáče), tak by jí tlak který na ni působí mohl roztrhat plíce. Nepůsobí na ni sice statický atmosferický tlak sloupce vzduchu nad ní, ale dynamický atmosferický tlak sloupce vzduchu, který si tlačí před sebou.
  
• S tím souvisí také kyslík. Kyslíku je samozřejmě ve větších výškách málo, ale při vysokých rychlostech je naopak problém přehršel kyslíku. Je potřeba brát v úvahu, že při vysoké rychlosti se vzduch tlačí do komory a motor je tak schopen nasbírat víc kyslíku než je vůbec v jednom metru krychlovém na úrovni moře. Proto náporové motory nepotřebují kompresor, ale přesně naopak něco čím to množství vzduchu do sebe vpuštěné regulují. Plíce RD by samozřejmě musely být průchozí (napojené na tlusté střevo aby měly jak opouštět tělo jinak než předem) a s regulovatelným vstupem (sanice tlamičky by asi stačila dostatečně).
  
• Teplota je též velmi relativní pojem. Vzduch je obecně známý tím, že je to tepelný izolátor. V důsledku fyzické aktivity tělo vygeneruje velké množství odpadového tepla a ano i když do chladnějšího vzduchu přechází o něco snáze než do teplého není to až tak důležitý faktor jako třeba rychlost proudění toho vzduchu (hlavní odvod tepla u vzduchu není způsoben kondukcí, ale konvekcí) nebo třeba vlhkost vzduchu (voda má několikrát větší tepelnou kapacitu než všechny složky vzduchu dohromady). Pokud tedy generuješ v důsledku práce tak velké množství tepla, že okolní vzduch ho není dostatečně rychle schopen pojmout, může v minusových teplotách klidně dojít k přehřátí organismu. Proto není problém třeba v minusových teplotách běhat nahý po krajině za arktickým kruhem (osobně bych si někdy v životě chtěl zkusit běhat nahý za Amundsen–Scottovou polární stanicí, teda samozřejmě kdybych uměl běhat a tak moc mě nebolely kolena). Pokud má RD tak dobré peří, že vzduch, který je mezi ním není strháván okolním proudícím vzduchem a tak vytvoří dostatečnou izolační vrstvu, pak bude mít RD spíše problém s tím aby se nepřehřála. Samozřejmě nesmí zastavit nebo se potit, protože jinak by pravděpodobně zmrzla. Další faktor je tření vzduchu. Např. u SR-71 Blackbirdu už je tření tak obrovský faktor, že kdyby nebylo černé, z titanu a obložení by nebylo měněné, letoun by jednoduše shořel i v tak vysokých výškách v jakých létá. Teplota na povrchu tak rychle letícího letounu může přesahovat až 300°C.
  

A dá se vůbec na cartoonovou fyziku aplikovat fyzika klasická?

Ne, ale je to docela prča.