¿Podemos detener las balas en movimiento mediante corrientes de Foucault?

Question

Mi idea es hacer un modelo parecido a una pistola que sería la fuente de un campo magnético cambiante para que se produzcan corrientes de Foucault en la bala. ¿Sería suficiente para detener una bala en movimiento? Os pongo una foto aproximada de mi idea. Sólo tengo que obtener el valor de EMF de la fuente y la bala teóricamente debería detenerse dentro del solenoide, ¿no?

Además, si hay una manera de crear un campo magnético fuera de la "pistola", a fin de detener la bala en el aire, por favor, ilumíname con el método.

Answer 1

Ciertamente puedes ralentizarlo - el principio está muy bien se muestra aquí y se utiliza en la práctica para frenado .

Para averiguar lo que realmente se necesitaría para que fuera inofensivo, hay que hacer algunos cálculos. La mayoría de los cálculos se hacen para frenos de disco(véase esta respuesta ), pero podemos hacer un análisis dimensional para llegar a una estimación muy aproximada. La fuerza de frenado será proporcional al cuadrado del campo magnético, linealmente proporcional a la velocidad e inversamente proporcional a la resistividad (un mejor conductor es mejor). También es proporcional a algo con unidades de volumen. Para la geometría de disco, en la forma de área por espesor, pero aquí no tenemos dos direcciones fácilmente separables, y las corrientes y el campo no penetran necesariamente a través de todo el bulto, por lo que la fuerza real será menor.

$$F\sim vB^2 V/\zeta$$ La desaceleración en esta aproximación no depende de la forma y el volumen (que harán que la desaceleración real sea más lenta):

$$a=\frac{F}{\rho V}\sim vB^2/(\zeta \rho)$$ Esto se puede escribir como $$\dot{v}=-v/\tau\Rightarrow v=v_0 e^{-t/\tau}$$ donde $\tau=\zeta\rho/B^2$ es el tiempo de parada característico. La distancia de parada es entonces $x_0=v_0\tau$ . se necesita un campo magnético: $$B=\sqrt{\zeta\rho v_0/x_0}$$

Para una bala de plomo, $\zeta=22\cdot 10^{-8}\,\rm\Omega m$ , $\rho=11.3\cdot 10^3\,\rm kg/m^3$ . Para detener una bala en $x_0=1\,\rm m$ larga distancia, a partir de la velocidad típica $v_0=300\,\rm m/s$ necesitas $B=0.9\,\rm T$ . Un campo grande, pero aún razonable, pero no del todo loco - se puede hacer.

Answer 2

La respuesta es "sí", pero vas a necesitar un campo monstruosamente potente si quieres detenerlo en una distancia corta. Una bala de rifle típica tiene 2 kJ de energía y eso tiene que convertirse en calor. Adquiere esa energía a una distancia de unos 40 cm utilizando normalmente un sistema bastante eficaz

Sin embargo, hay una variación de su idea se está desarrollando para vencer el chorro de metal líquido creado por CALOR balas impactando en el blindaje. Utiliza un blindaje conductor espaciado conectado a una potente batería de condensadores. Cuando el metal líquido (normalmente cobre) puentea las placas, descarga el condensador a través del chorro y el campo magnético resultante altera su perfil, lo que reduce la penetración.

Answer 3

Otro poco de diversión que es experimentalmente relevante - Cazadores de mitos ¡! A las 3:30 disparan una bala a través de las caras de 10 grandes imanes de neodimio. Normalmente, la intensidad de campo en la superficie de un imán de este tipo sería de aproximadamente 1T, pero no está claro cuánto se acercó la bala a la superficie. No obstante, se produjo una desviación y la bala pareció desacelerar y caer.

Answer 4

Me arriesgaré a objetar y a decir que la respuesta es: "No, claro que no". Existen al menos dos razones de peso por las que la respuesta debe ser "no" (además de algunas consideraciones menores).

En primer lugar, supongamos que una bala se mueve a, digamos, 500 m/s y tiene una energía cinética de 1kJ (eso es más o menos lo que proporcionan algunos cartuchos del .357, un rifle de caza tendrá entre 2 y 3 veces más, y el .50BMG tendría 16 veces más). Además, supongamos que tu eddie bullet-stopper mide medio metro de largo. No puede ser mucho más largo o será poco práctico.
Por supuesto, el campo generado se extenderá algo más allá de la longitud del dispositivo, pero esto es bastante intrascendente (ley del cuadrado inverso). Para compensarlo, supongamos que el dispositivo funciona con un rendimiento del 100% (que es con toda seguridad no es el caso).

Dada la velocidad de la bala y la distancia dentro de la cual debe detenerse, se dispone de 1/1000 segundo durante el cual 1kJ de energía cinética debe "contrarrestarse" de un modo u otro (independientemente de cómo funcione el dispositivo, alguien o algo debe absorber o contrarrestar de algún modo la energía cinética).
Eso significa que su dispositivo debe tener una potencia efectiva de al menos 1MW .

La idea de llevar encima un aparato con una potencia de megavatios (...más adecuado fuente de energía es ridículo. Incluso suponiendo que se disponga de una fuente de alimentación suficientemente pequeña, si se quieren utilizar cables del grosor aproximado de los que se conectan a la batería de un coche, habría que aumentar la tensión a 10.000 V para mantener la corriente en unos pocos cientos de amperios. No me entusiasma mucho la idea de llevar semejante cosa encima.
Instalar un dispositivo de megavatios en cualquier cosa que no sea del tamaño de un buque de guerra -o al menos de un avión- no es razonable.

Lo que nos lleva al punto nº 2: Si es posible desacelerar algo (una bala, si se quiere) con un método determinado, también debería ser posible acelera con un enfoque similar y relacionado. Básicamente, se podría considerar que lo opuesto a un freno de eddie es una pistola de bobina (o de riel, si hay una corredera implicada), aunque sólo estén vagamente relacionados y no funcionen exactamente con el mismo principio.
El ejército estadounidense lleva gastando miles de millones y décadas en el desarrollo de este tipo de dispositivos, y las únicas implementaciones que funcionan (bueno, más o menos trabajando ) están instalados en... lo has adivinado: portaaviones .
Es cierto que se trata de armas de alta velocidad no comparables a una bala "normal", pero una pistola de bobina portátil que dispare balas subsónicas seguramente también sería algo que a los militares les gustaría tener. Sin sonido, sin fogonazo, perfecto para francotiradores. Puede estar seguro de que lo han intentado. No me consta que exista algo así (no, las películas de Schwarzenegger no cuentan).
Eso implica que tus posibilidades de diseñar y construir con éxito cualquier cosa relacionada de algún modo son nulas. Si esto fuera posible, se habría hecho hace mucho tiempo.

Como consideración menor, un aparato eddie que tiene una potencia de salida en el rango de megavatios tendría interacciones muy no triviales con su cuerpo, posiblemente tan malas como las causadas por una bala. Partes de tu cuerpo contienen cantidades no triviales de material que interactuará fuertemente con los campos magnéticos (todas las partes lo hacen, pero no todas son iguales). Esto es lo que se utiliza cuando se hace una imagen MRT de su cuerpo (pero con una duración de aprox. 400-800ms en lugar de 1ms, y en consecuencia un campo mucho más débil). La tasa de absorción específica también suele aumentar a medida que disminuye la duración del pulso, así que... prepárese para entrar en calor.
Los posibles efectos neurológicos de un pulso fuerte son difíciles de predecir, pero no es descabellado esperar algunos. Durante la investigación de los efectos de la TRM en seres vivos, se ha demostrado que la velocidad de conducción nerviosa en ratas aumenta después de haber estado expuestas a campos magnéticos moderadamente fuertes (0,2T), por ejemplo. Es muy probable que los efectos observables sigan siendo uno o dos órdenes de magnitud demasiado débiles para causar algo drástico como, por ejemplo, arritmia cardiaca, pero no me gustaría apostar mi vida por ello.

Por lo tanto, aunque se pudiera hacer que este aparato "funcionara" desde un punto de vista técnico (es decir, que "funcionara" en la medida en que detuviera la bala), es muy posible que siguiera sin tener ninguna utilidad práctica.