¿Qué tan fuerte debería ser un campo electromagnético para desviar una bala calibre .50?

Tengo que estar de acuerdo con las teorías aquí. No existe una cantidad de tecnología que pueda desviar un objetivo tan pequeño, con tanta velocidad e impulso en una distancia tan pequeña, especialmente dado que los materiales en cuestión no responden mucho a los imanes. Solo me gustaría proporcionar más información para la persona que finalmente puede producir una cantidad exacta de energía requerida para desviarla.

Aquí hay una sección transversal de una viñeta diferente, pero está hecha de las mismas cosas.

Las áreas naranja, azul y gris son principalmente plomo blando y la cubierta es el revestimiento de cobre. El cobre será arrancado durante el vuelo y se convertirá en una serie de proyectiles más pequeños, letales para las personas, pero no para los objetivos tradicionales de un arma calibre .50. Sin embargo, el gran núcleo de plomo caerá en el camino. Para agregar a las ecuaciones de complejidad, necesitarás calcular no un objeto volando, sino docenas. Uno es la ronda de plomo y el resto fragmentos de cobre.

Creo que los fragmentos de cobre podrían tener la posibilidad de ser desviados, incluso dado que todos los materiales no responden muy bien al magnetismo. Sin embargo, el núcleo debería calcularse por separado. El impulso de ese tipo de arma es capaz de dividir a los hombres por la mitad o perforar la armadura de un tanque o la pared de un edificio.

Creo que, en teoría, cualquier cosa puede ser desviada, con suficiente potencia. Simplemente no creo que se pueda producir energía a través de una cantidad racional de electroimanes. No veo cómo sería posible, dada la tecnología moderna, podríamos producir un imán lo suficientemente potente como para desviar un objeto tan pequeño, moviéndose tan rápido en esa corta distancia. Sin embargo, me gustaría ver a alguien producir la cantidad de energía que se necesitaría.

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Las supercadenas y las p-branas son órdenes de magnitud más pequeñas que las partículas subatómicas, pero ¿existe una analogía del macromundo (automóviles, planetas, galaxias, etc.) para ayudar a visualizar las diferencias de tamaño entre las cadenas y las partículas?

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Un campo eléctrico solo afectará a las partículas cargadas. Dado que es probable que una bala sea eléctricamente neutra, no habría fuerza eléctrica que actúe sobre ella.

Ahora, las balas se han hecho tradicionalmente de plomo. Algunas nuevas balas ahora están hechas de materiales como el tungsteno y están encerradas en plástico. Ninguno de estos materiales es de naturaleza ferrosa. Es decir, ninguno de ellos es atraído / repelido por imanes convencionales (ferromagnetos).

También hay que tener en cuenta la fuerza de Lorentz cuando se trata de partículas en movimiento en campos magnéticos, pero eso también actúa solo sobre partículas cargadas y, como ya hemos establecido, las balas no tienen carga eléctrica.

Entonces, en general, una bala típica no experimentará ninguna fuerza en un campo electromagnético y no se desviará en absoluto. Si desea hacer balas que sean susceptibles a los campos electromagnéticos, tendrá que cargarlas artificialmente eléctricamente o hacerlas de otro material, como hierro o níquel.

EDITAR: El comentario de Brian Bi a continuación me dice que el plomo en realidad es débilmente ‘diamagnético’. Esto saca el problema de la física clásica a la física cuántica, que no entiendo completamente. Brian, ¿quizás puedas agregar una respuesta para resolver este problema en el dominio de la física cuántica?

Eric Pepke

Un campo magnético constante no haría nada a su bala. Un campo magnético que varía con el tiempo crea un campo eléctrico, que conduciría una corriente en la bala y, a su vez, produciría un campo magnético opuesto dentro de la bala, que empujaría la bala para reducir la velocidad. La energía en la bala eventualmente se perdería como calentamiento, debido a que la corriente se disipa por la resistencia del metal. Necesitaría una fila de imanes dispuestos alternativamente Norte Sur Norte … y disparar la bala sobre la parte superior de esos imanes para que la bala vea un campo magnético oscilante a medida que avanza.

NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSN
(bala) ->
SNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS

El plomo puro tiene una resistividad de 22 × 10 ^ -8 Ω.metros, por lo que una bala de 9 mm (pretenda que es un centímetro en cubos) tiene una resistencia de 22 × 10 ^ -6 Ω. Suponga que el campo magnético pico B entre los espacios es 0.1 Tesla, que es más o menos adecuado para un imán de neodimio que puede comprar en una tienda.

Si hacemos que la distancia entre cada par de imanes sea igual a la longitud de la bala, aproximadamente 1 cm, entonces cuando la bala se mueva aproximadamente 3000 pies / s ~ 1 km / s, la bala pasará 100,000 piezas polares por segundo como entra en el tren de los imanes, por ejemplo, la bala ve un ciclo completo del campo magnético cada 2 cm; el campo magnético tiene una frecuencia de ω / 2π = 50 kHz.

La profundidad de la piel ahora importa, porque la corriente no se transportará uniformemente a través del cuerpo de la bala a esa frecuencia. La profundidad de la piel viene dada por

[matemáticas]
\ delta = \ sqrt {\ frac {2 \ rho} {\ omega \ mu_0}}
[/matemáticas]

Entonces, al ingresar los números, la corriente solo fluye dentro de los 0.5 mm superiores de la superficie de la bala. (μ0 = 4 * pi * 10 ^ -7, ρ = 22 * 10 ^ -8, ω = 2 * pi * 50 * 10 ^ 3)

Entonces, la resistencia efectiva vista por la corriente inducida por el campo magnético de CA es:

R = ρl / A = 22e-8 * 1e-2 / (1e-2 * 0.5e-3) = 0.44mΩ

El EMF producido en la bala se encuentra a partir de las ecuaciones de Maxwell.

[matemáticas]
\ frac {dV} {dx} = – \ frac {dB} {dt}
[/matemáticas]

así que si B está cambiando a 50 kHz y la bala mide 1 cm de alto, podríamos esperar
V = ωB.x = 2π.50000. (0.1). (0.01) = 314 voltios. Este voltaje podría conducir una corriente I = V / R = 710kA en la bala. Dependiendo de la geometría, esta corriente cargaría rápidamente la bala e induciría un voltaje Hall para cancelar el EMF. Es interesante pensar qué pasaría si la corriente inducida pudiera fluir (por ejemplo, si la bala fuera un proyectil en forma de anillo)

NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSN
(parte superior del anillo de bala) ->
SNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS
(parte inferior del anillo) ->
NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSN

La potencia disipada en el anillo de bala por esta corriente alterna es entonces

[matemáticas]
\ langle P \ rangle = \ frac {VI} {2} = \ frac {V ^ 2} {2R}
[/matemáticas]

Poniendo los números, encuentro unos 100 megavatios de disipación (!)

Si la bala inicialmente tiene 20 kJ, se reduciría a una velocidad que la detendría en unos 20 cm, obviamente a medida que la bala se desacelera, la frecuencia del campo eléctrico de CA también disminuye y, por lo tanto, la fuerza de amortiguación disminuye – Creo que luego ajustaría una disminución exponencial de la velocidad al gráfico inicial de velocidad versus tiempo, e integraría – el resultado sería que la bala pierde 1 / e de su energía cada 20 cm, y se detendría efectivamente (sería inofensivo o tener menos de 2 julios) dentro de dos metros.

Esto no funcionaría para detener una bala normal debido al voltaje de Hall (la carga impulsada dentro de la bala se apilaría contra las caras de la bala y cancelaría el EMF inducido), entonces la corriente CA es de solo 30 mA y la disipación la tasa es de 0.4 microwatts – más de 1000 años para detener la bala.

Eric Pepke

Debo estar en desacuerdo con el doctorado teórico aprendido. Mueva cualquier conductor lo suficientemente rápido a través de un campo magnético lo suficientemente fuerte, y obtendrá corrientes de Foucault y un campo magnético local que empujó contra el grande.

Sin embargo, necesitaría un campo bastante fuerte, y no querría estar cerca de él porque las corrientes de Foucault de la sangre en movimiento podrían detener su corazón.

Eric Pepke

¡Preguntémosle a Jamie y Adam!

El reloj electromagnético desvía una bala

Respuesta corta: no va a suceder. Los requisitos del campo magnético son ridículamente grandes.

Eric Pepke

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