Kan Archimedes verkligen förstöra fartyg genom att fokusera solljus genom speglar?

Stopping a Disastrous Plan with Science: the Bay Model (Mars 2019).

Anonim

Jag är säker på att många av oss måste ha bränt ett papper minst en gång i våra liv genom att fokusera solljus genom en lins på en viss plats. Känslan av att se de första antydningarna på en svart fläck visas på pappret är bisarrt men mycket tillfredsställande! Efter att ha lyckats bränna ett litet papper har många även försökt att bränna relativt större saker med samma princip, men fann liten eller ingen framgång.

Det coolaste optikprovet vi alla har utfört (Bildkälla: www.mikebechtle.com)

Men försäkra dig, många andra har försökt att göra exakt samma sak. Faktum är att legenden har det att Archimedes, den berömda grekiska forskaren och matematikern, också tänkte på att orsaka förstörelse med samma princip, endast i en exponentiellt större skala. Det sägs att han skapade en "dödsstråle" genom att fokusera solljus genom ett stort antal speglar (eller en enda enorm spegel) på romerska skepp som försökte invadera Grekland. Legenden har det att han brände ner dessa fiendens fartyg med hjälp av dödsstrålen och skickat fiendens armé till fullständig disarray.

Men för det här inlägget är vi inte särskilt intresserade av den senare delen av legenden. Vi vill hellre veta om Archimedes någonsin faktiskt byggde en sådan formidabel "dödsstråle". Ännu viktigare är det faktiskt möjligt att bränna fartyg genom att fokusera solljus på dem genom spegel (er)?

En spegels brännande potential

Hur ett förstoringsglas brinner ett papper

Låt oss återvända till vårt lilla "pappersbrännande" experiment med en liten lins. Solljus, eller ljusstrålar som kommer från solen, bära en viss mängd energi. Under normala förhållanden orsakar solljuset inte papper att tända i bränder, eftersom ljusstrålarna är diffunderade eller för långt ifrån varandra för att kunna göra någon signifikant synlig inverkan på papperet.

När du placerar ett förstoringsglas mellan pappersarket och ljusstrålarna mot det, orsakar du i grunden att de här strålarna kommer närmare varandra och konvergerar på en viss plats (kallad en "kontaktpunkt") som först blir svart, och då, ibland ganska dramatiskt, brister i flammor!

Kan samma princip användas för att bränna något större, säg ett skepp?

Teoretiskt ja

.

du kan bränna större grejer (endast saker som kan brännas, det vill säga) med den här principen, vilket innebär att det finns en teoretisk grund för Archimedes skibsbrinnande legend.

Det sägs i en verklig situation, att det är svårt att smoldera en bit av trä, än mindre sätta ett stort skeppsbrott! Det finns några praktiskt oöverstigliga svårigheter att bränna ett fartyg med hjälp av denna teknik. Låt oss ta en titt på några:

Spegelns storlek

Låt oss anta, för argumentets skull, att Archimedes hade tillgång till en så stor spegel. Han skulle då behöva räkna ut ett sätt att transportera, manövrera och peka ut det exakt på målet utan betydande svårigheter och så snabbt som möjligt. Utöver det skulle Archimedes säkert inte vilja knäcka eller döva spegeln även lite medan han flyttade det, skulle han?

Använda ett kluster av speglar?

Ja

.

mycket, faktiskt.

Forskare AA Mills och R. Clift utredde denna historiska legend och publicerade en studie kallad "Reflections of the Archimedes Burning Mirrors" i European Journal of Physics. De fann att det tog 440 män, som alla hade en 1m 2 spegel, för att bara börja tända ett litet område på 1 * 0, 5 m av ett träskrov placerat på ett avstånd av 50 meter. Det betyder att om du inte vill prova en jätte spegel, skulle du behöva minst 440 speglar och lika många män att rikta dem exakt på målet.

Även efter all den insatsen skulle du vara långt från att få det önskade resultatet. Om du antar att de 440 männen syftar till en plats med kirurgisk precision, skulle du fortfarande bara kunna skapa en mindre smolder, som lätt kan släckas av saltvatten (vilket är lätt tillgängligt för soldater ombord på ett fartyg). Tror du också att fiendens skepp skulle vara stillastående och helt enkelt vänta på ditt utbud av speglar för att åstadkomma allvarliga skador på den?

Mythbusters, en populär Discovery Channel-show, testades också om ett skepp skulle kunna brännas bara genom att använda speglar, och slutsatsen att det först är en uppåtgående uppgift att fokusera flera speglar reflekterade strålar på en enda plats. Medan du kan uppnå en temperatur på några hundra grader, blir det fortfarande inte så varmt och så kraftfullt att det kan bränna ett helt fartyg.

Sammantaget är det praktiskt taget omöjligt att bränna ett skepp genom att fokusera solljus på det genom användning av speglar. Du kan dock säkert blinda, pussla eller påföra vissa brännskador på vissa besättningsmedlemmar ombord på fiendens skepp.

Visas att Archimedes idé för denna typ av angrepp på en fiende rymmer inte mycket vatten, men historien berättas alltid av segrarna!

referenser