Schallwaffen in SR

Machnog-Morb :
Das hilft nicht. Mir fallen nur drei Dinge ein, die ein Ziel theoretisch vor Hyperschall schützen können:
(1) Eine Kühlung auf annähernd 0 Kelvin, weil dann das Gitter nicht zu derartigen Schwingungen angeregt werden kann.
(2) Ein entgegengesetzter Schallgeber mit gleicher Wellenlänge, was aber wie bereits erwähnt praktisch nicht durchführbar ist.
(3) Eine Beschichtung mit einem EXTREM guten Wärmeleiter, der die Energie schnell genug auf eine größere Fläche verteilt. Allerdings reichen die besten zur Zeit bekannten Wärmeleiter (Diamant oder Fullerene) bei weitem nicht aus, und es ist unwahrscheinlich, dass man in 60 Jahren etwas hat, das um Größenordnungen besser ist.

Ansonsten werden alle Materialien praktisch sofort zerstört. Hyperschall wird von Festkörpern sehr stark absorbiert, daher ist eine thermische Isolierung nicht sinnvoll. Diese führt lediglich dazu, dass die aufgenommene Energie sich kaum verteilt, d.h. die Wirkung auf den "Aufschlagspunkt" konzentriert bleibt. Dadurch werden thermische Isolatoren sehr schnell durchschlagen, wobei der Durchmesser ziemlich genau mit der Schallfokussierung übereinstimmen dürfte. Bei einem sehr guten Wärmeleiter ist der Durchmesser etwas größer und es dauert länger um die gleiche Dicke zu durchschlagen.
Ich kann aber nicht sagen, ob der Unterschied überhaupt bemerkbar ist oder nicht.

"askex2056" schrieb:

du meinst, die Wellenlänge ist nach unten begrenzt.

Stimmt natürlich, hatte erst geschrieben, dass die Frequenz durch den Atomabstand beschränkt ist, was aber von den Dimensionen nicht wirklich einleuchtend ist. Beim Umformulieren hat sich der Fehler eingeschlichen. Sagen wir Wellenzahl statt Wellenlänge, dann stimmts wieder. :wink:

Zitat

Wie bitte was

Nun, falls du dich mit den Grundzügen der Quantenmechanik nicht auskennst, dann ist das schwer zu verstehen bzw. zu erklären.
Die klassische Physik sagt, dass die Wärmekapazität unabhängig von der Temperatur ist, nach der Quantenmechanik stimmt das aber nicht mehr. Für Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt geht auch die Wärmekapazität gegen 0. Der Grund dafür liegt in der Quantelung der thermischen Schwingung von Atomen. Daraus folgt, dass eine gewisse thermische Energie notwendig ist um bestimmte Schwingungsfreiheitsgrade anregen zu können. Liegt die Temperatur des Materials darunter, so können diese Schwingungen nicht angeregt werden und man bezeichnet sie als "eingefroren".
Ja, ich weiß! Das ist schwer zu verstehen, aber die Quantenmechanik gehört nunmal zu den anspruchsvollsten Disziplinen der modernen Naturwissenschaften. Das ist normalerweise Stoff von Vorlesungen zur Festkörperphysik oder physikalischen Chemie.

Zitat

...oder mit jedem anderen geeigneten kühlmittel, welches wiederum auch gekühlt werden muss

Flüssiges oder superfluides Helium reicht von der damit erreichbaren Temperatur her und ist immernoch die effizienteste Methode, um auf die gewünschte Temperatur zu kommen. Weiter runter kommt man dann z.B. mit adiabatischer Entmagnetisierung oder Kernentmagnetisierung, aber die ist ungleich aufwendiger und setzt normalerweise auch auf Helium zur Vorkühlung. Die damit erreichbaren Temperaturen (10e-6 Kelvin und darunter) braucht man aber nicht, also wäre der Aufwand sinnlos.

Zitat

Ich glaube das größere Problem dürfte die Dämpfung durch die Luft sein.

Das ist richtig, wobei der Energieabfall durch die zurückgelegte Strecke zu vernachlässigen ist. Der mit Abstand größte Verlust tritt beim Übergang vom Resonator auf die Luft über und liegt sicher im Bereich einiger Größenordnungen. Der Energieverlust von gebündelten Schallwellen wie z.B. beim Sonar ist verglichen dazu sehr gering, gerade weil die Einsatzreichweite einer solche Waffe schon allein durch die lahmarschige Schallgeschwindigkeit nicht über 300m liegen dürfte.

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... du befindest dich im Bereich nach der Resonanzkatastrophe. Das bedeutet aber, dass du nur ein Bruchteil der Schwingungsamplitude (und damit der Energie, die bei klassischen Schwingungen mit Amplitude^2 geht) auf die Teilchen übertragen kannst.

Ja, man liegt weit jenseits der Resonanzkatastrophe. Allerdings ist es für eine Waffe schwierig die Resonanzfrequenz des Ziel zu treffen, denn die hängt schließlich vom Material ab.
Das mit der geringeren Energieaufnahme stimmt nicht, denn die nimmt im Hyperschallbereich drastisch zu. Der Grund liegt darin, dass sich Hyperschall physikalisch betrachtet kaum noch wie gewöhnlicher Schall, sondern eher wie Wärmestrahlung verhält.

Sicherlich mag aus heutiger Sicht eine Ultraschallwaffe effektiver und realistischer erscheinen als eine Hyperschallwaffe. Man erreicht höhere Intensitäten und der technische Aufwand ist geringer. Aber der theoretisch erreichbare Zerstörungseffekt ist beim Hyperschall größer. Wahrscheinlich wird es niemals Hyperschallwaffen geben, auch wenn man mit solchen Äußerungen vorsichtig sein sollte. Aber tragbare Laserwaffen mit einer Zerstörungswirkung wie in SR (und Energie für mehr als einen Schuss :wink: ) sind unter heutigen physikalischen Gesichtspunkten auch alles andere als realistisch.
Dann sollte man nicht vergessen, dass wir hier immernoch über Waffen für SR reden und ein "extremer" Prototyp passt imo da sehr gut ins Bild.

Wow, sind ja richtige Spezialisten hier!

Nur die Aussage über die Einsatzreichweite < 300m -Aussage stört mich. Es gibt Ziele, die bewegen sich nich sooo schnell (Mauern z.B.). Klar Gibts da genug Explosiv-Waffen, aber das ist nicht wirklich ein Argument...

Das stimmt natürlich. Gegen stationäre Ziele dürfte die Reichweite in der Tat deutlich größer sein.

Danke VIR2L für die Informationen.

"VIR2L" schrieb:

Daraus folgt, dass eine gewisse thermische Energie notwendig ist um bestimmte Schwingungsfreiheitsgrade anregen zu können. Liegt die Temperatur des Materials darunter, so können diese Schwingungen nicht angeregt werden und man bezeichnet sie als "eingefroren".

Ach so, daaas meintest du jetzt! Ich bin da mit der Terminologie nicht so vertraut, ich studier' Physik nur im Nebenfach

Hätte nicht gedacht, dass man mit flüssigem Helium schon so weit runter kommt von der Temperatur her.

Aber mit der Energieübertragung bin ich irgendwie nicht überzeugt. Ich meine, erinnere ich mich richtig an den Demtröder I, dann geht bei klassischen erzwungenen Schwingungen die die übertragene Energie auf einen Bruchteil runter, wenn die Frequenz größer ist als die Eigenfrequenz des systems. Das ist bereits bei doppelter Frequenz schon deutlich weniger als die anfänglich reingesteckte Energie.

Da spielen wohl Effekte eine Rolle, die nichts mit klassisch erzwungenen Schwingungen zu tun haben...?

Hast du da vielleicht Quellen, Paper oder ähnliches? Finde ich nämlich ziemlich interessant, das Thema - aber nicht dass jemand jetzt glaubt, ich hab' vor Waffen zu bauen oder so

Grüsse, Andreas

Zum thema klassische Resonanz & Resonanzkatastrophe hab' ich zwei Bilder gefunden:

hier wird die Amplitude der erzwungenen Schwingung gegenüber der Erregerfrequenz angezeichnet - ist aber im klassischen Fall und hängt darüber hinaus von der Dämpfung des Systems ab.

[IMG:http://www.vcs.ethz.ch/chemglobe/physik/skripte/skript/img621.gif]

[IMG:http://htc.physik.hu-berlin.de/~mitdank/dist/scriptenm/erzwungen-Dateien/image020.gif]

askex2056 :
Also im Gerthsen steht ein bisschen was drin, ebenso wie in anderen umfassenden Physikbüchern. Ist aber sehr knapp gehalten. Man findet da hauptsächlich die Definition von Hyperschall, wie man ihn erzeugt (Kühlung und Anregung durch Piezokristalle oder Mikrowellenresonatoren) und ein bisschen was über die Eigenschaften (hohe Absorption durch Materie).
Googeln bringt wenig, weil man da fast nur Sachen über Hyperschallflugzeuge bzw. Antriebe findet, die nicht viel mit Hyperschall im physikalischen Sinne zu tun haben.
Ansonsten kann ich dir nur raten dich an einen Professor zu wenden, der sich mit Festkörperphysik oder Molekularkinetik beschäftigt, weil das die wissenschaftlichen Anwendungsgebiete sind.

Was die hohe Absorption also Energieaufnahme angeht, so liegt der Grund darin, dass Hyperschall, was die Auswirkungen auf Materie betrifft, nicht mehr den Regeln klassischer Schallwellen folgt, bzw. durch die Äquivalenz zu thermischen Schwingungen andere Effekte hinzukommen.

"Machnog-Morb" schrieb:

Wow, sind ja richtige Spezialisten hier!

Nur die Aussage über die Einsatzreichweite < 300m -Aussage stört mich. Es gibt Ziele, die bewegen sich nich sooo schnell (Mauern z.B.). Klar Gibts da genug Explosiv-Waffen, aber das ist nicht wirklich ein Argument...

"VIR2L" schrieb:

Das stimmt natürlich. Gegen stationäre Ziele dürfte die Reichweite in der Tat deutlich größer sein.

Jetzt weiss ich wie das mit den Posaunen von Jericho wirklich passiert ist. Danke dir VIR2L für deine gut formulierten und präzisen Antworten.

mfg Salva

/me zieht den Hut, verbeugt sich und verlässt die Diskussion.

Das ist dann doch ein bischen zu hoch für mich.

VIR2L : Thx, ich schau' mal im Gerthsen nach.

L0rd : Sorry, wenn ich jetzt da etwas zu sehr in physikalische Details gegangen bin, ich werde mich da in Zukunft wohl mehr zurückhalten

Hallo zusammen!

Ich sehe die Chancen auf eine solche Wumme erheblich geringer als bei einem Laser.
Das Energieproblem mal außen vor gelassen (immerhin kann man bei SR ja auch ein hochentwickeltes Rechnersystem alleine bioelektrisch versorgen ...):
Für hohe Intensitäten braucht man eine hohe Amplitude des Erzeugers, und die ist mit der Eigenschwingung eines Kristalls nicht zu erreichen. Man benötigt also eine gänzlich neue Emitter-Technologie. Außer Eigenschwingungen aber fällt mir nichts ein, was eine solche Frequenz erreichen könnte. Es sei denn, natürlich, man nimmt eine Portion Alchimie dazu ...

Gruß

Quichote

Du meinst man lässt z.b. Orichalkum als Wunderbauteil in das Gerät einfließen ?

mfg Salva

Hallo!

Ja. Oder man, äh, bindet die Essenz eines freien Luftgeistes und eines Erzelementars an eine Membrane, in dem man die wahren Namen beider in einer Ligatur dort aufbringt.
Oder so.

Gruß

Quichote

btw:

http://f50.parsimony.net/forum200031/messages/3749.htm

"Schallwaffen" gibt es schon heute! (jaja, ok, keine letalen... )

Die Verschmelzung von Magie und Technik sehe ich aber dann doch noch nicht ganz so einfach.

"Quichote" schrieb:

Ich sehe die Chancen auf eine solche Wumme erheblich geringer als bei einem Laser.

Ich sehe sie auch als geringer, aber sowas ist halt reine Spekulation. Nur deswegen darauf zu schließen, weil es heute schon Laser gibt, die genügend Leistung haben um einen Menschen zu töten, ist nicht gerade sinnvoll. Ich denke beide Arten von Waffen würden Quantensprünge im jeweiligen Bereich sowie bei den Akkumulatoren voraussetzen. Da ich mich ein bisschen mit den Möglichkeiten und Grenzen der heute gängigen Akkus auskenne, halte ich vor allem letzteres für sehr unwahrscheinlich.

Zitat

Für hohe Intensitäten braucht man eine hohe Amplitude des Erzeugers, und die ist mit der Eigenschwingung eines Kristalls nicht zu erreichen.

Da muss ich dir widersprechen. Die Eigenschwingungen von Kristallen können sehr hohe Amplituden erzeugen, zumal es im Bereich derart hoher Frequenzen kaum (afaik keine) alternative Resonatoren gibt. Das Problem liegt eher in der durch den Luftdruck begrenzten Amplitude einer Schallwelle.

Hallo!

Zitat

Die Verschmelzung von Magie und Technik sehe ich aber dann doch noch nicht ganz so einfach.

Oh. Habe ich da etwa das blinkende I in der rechten, oberen Ecke vergessen? Sorry.
Nein, natürlich nicht. Und ich mag es überhaupt nicht, wenn man fehlende Plausibilität oder Phantasie mit einem "öh. Naja. Ist eben Magie. Halt". zu erklären versucht.
Trotzdem eine spannende Frage: wie mag die Werkstoff-Alchimie in Shadowrun aussehen? Wenn irgendwo Technik und Magie kompatibel sind, dann wohl hier ...

Zitat

Da muss ich dir widersprechen. Die Eigenschwingungen von Kristallen können sehr hohe Amplituden erzeugen, zumal es im Bereich derart hoher Frequenzen kaum (afaik keine) alternative Resonatoren gibt.

Relativ hoch im Vergleich zur Kristallgröße, ja. Aber für die Schallenergie ist die absolute Amplitude ausschlaggebend, und die ist bei einem Kristall wie hoch? 10 e-5? oder 6? Für so richtigen Schalldruck, der auch noch ein paar Dutzend Meter weit kommt, scheint mir das zu wenig.

Gruß

Quichote

"Quichote" schrieb:

Für so richtigen Schalldruck, der auch noch ein paar Dutzend Meter weit kommt, scheint mir das zu wenig.

Ultraschallresonatoren z.B. im Sonar basieren auf dem gleichen Prinzip wie aktuelle Hyperschallresonatoren dem Piezoeffekt (genauer gesagt dem inversen Piezoeffekt) von bestimmten Kristallen.
Sonar hat aber schon eine ganz ordentliche Reichweite, also definitiv mehr als ein paar Dutzend Meter. :wink: Natürlich ist die Reichweite an Luft geringer als unter Wasser, aber ausreichen tut's allemal.