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【Science】小马国地理计算

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虽然小马国是一个魔法世界,然而任何一个魔法都是可以用科学和未发明的某种技术或者特定环境下的现象来解释,那么从科学角度讲小马国是一个什么样的世界呢?
在将近一年前我在MLP forums上试图根据S1E1中Rarity下落时间以及地球的地理环境(假设rarity形状是圆柱体,考虑阻力)估算cloudsdale 距地面高度,结果是4+_1 km,而Rainbow Dash救Rarity在这么距离内实际并不会突破音速,也就是Sonic Rainboom并不会出现。这也说明了小马国所在行星与地球截然不同。但是这个计算给确定小马国地理信息提供了一个参照,例如小马国同温度音速比地球低->大气中双原子和单原子气体比地球少;小马国重力加速度可能小于地球;小马国气压高于地球......(为何感觉像金星)
我决定对之前计算进行展开并优化,建立一个方程组求解小马国大气组成,气压,音速,甚至星球大小,或许可以解得小马们实际身体尺寸。这将是一个长期更新帖,同时希望有物理/工程/天文/地理大佬们帮助。
3马赫10度迎角飞行的Rainbow Dash镇楼


IP属地:北京来自iPhone客户端1楼2016-10-17 14:33回复
    前排围观感觉楼主好厉害


    IP属地:广东来自Android客户端2楼2016-10-17 14:39
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      更正一下一楼提到的cloudsdale高度计算结果:5+-1km
      链接:https://mlpforums.com/topic/26388-rainbowdash-has-a-top-speed-of-12383-mps-or-7610-mph/page-2
      Limited by my meshing skill and my laptop performance, I have to assume Rarity's body is a cylinder with a length of 1.5 m(5/3 times pony's height), and diameter of 0.5 m. The coefficient of drag of such geometry is about 0.18+_0.02. Assume her weight is 110+_20 kg, the equilibrium velocity should be 120+_20 m/s
      Before the equilibrium, Rarity has fallen more than 5160 m, If there was no ground, she should have fallen for 51.6 s. Actually, the time duration is only 49+_1 s, the distance she traveled is only about 4800m. Rarity's initial position from the ground is only 3 times of the height of the stadium, comparing to the error in the calculation, it is negligible. Her final position can also be regarded as 0 meter from the ground.
      ∴The altitude of Cloudsdale is around 4800 meter.


      IP属地:北京来自iPhone客户端3楼2016-10-17 14:41
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        百度居然把我镇楼图压了。。。
        http://borgengineer.deviantart.com/art/Sonic-Rainboom-640504915


        IP属地:北京来自iPhone客户端4楼2016-10-17 14:47
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          前排围观理科学霸


          来自Android客户端5楼2016-10-17 15:18
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            怎么说。小马国的空气有魔法元素,RD加速中加热魔法元素,开始反应,音爆释放能量呗


            IP属地:黑龙江6楼2016-10-17 16:04
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              记得老早有过一个科学帖,计算rd彩虹音爆救rr那集的加速度根本不科学,一般是直接插到地里去的


              IP属地:广东来自Android客户端7楼2016-10-17 18:39
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                那么加了高辛烷值加速剂后从大气层边缘做出双虹音爆有可能不


                来自Android客户端8楼2016-10-17 20:11
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                  很明显,那是二维世界


                  9楼2016-10-17 20:39
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                    lg


                    IP属地:浙江来自iPhone客户端10楼2016-10-17 22:01
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                      算来玩玩就好最后肯定解释不清楚


                      IP属地:四川来自Android客户端11楼2016-10-17 22:26
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                        好像是看小红VS云宝据说云宝在搞出音爆的那一瞬间速度达到10马赫还有什么什么俯冲角度是10来着
                        希望对楼主有帮助


                        IP属地:福建来自Android客户端12楼2016-10-17 22:38
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                          首先是根据Rarity从cloudsdale体育场下坠时间和Rainbow Dash跨音速救Rarity时飞行状态建立方程计算重力加速度和空气密度/相对分子量的关系


                          IP属地:北京来自iPhone客户端13楼2016-10-18 12:24
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                            你看这个吧就没人在意科学


                            IP属地:四川来自Android客户端14楼2016-10-18 12:49
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                              Rarity下坠时受重力和阻力,也就是F=D(阻力drag)+G。按标量算就是F=G-D。假设equestria所在星球足够大,重力梯度可以忽略,那么我们可以得到如图中的方程1。由此可以得出Rarity加速度(方程2)。我们知道加速度,速度和位移关系是a*dx=v*dv,那么我们就能得出截止Rarity阻力与重力相平衡时的位移(5)。之后我们需要根据方程6计算时间,如果Rarity在获救前并没有达到二力平衡状态,那么利用方程6将时间作为已知求的速度,再带入等式5中直接求的Cloudsdale高度。如果Rarity获救前已是平衡状态,那么利用等式7便可以解高度。
                              这里的高度得出的解并非一个数值,而是重力加速度和空气密度以及小马身体尺寸的函数(Rarity阻力系数将由CFD计算测定)


                              IP属地:北京来自iPhone客户端15楼2016-10-18 15:09
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