Jak działa kostium z vibranium Czarnej Pantery?

Fikcyjny metal – vibranium jest jednocześnie najbardziej i najmniej zbadanym materiałem w uniwersum Marvela. Wiemy, że kostium Czarnej Pantery oraz Tarcza Kapitana zawierają w sobie ten metal. Wiemy również, że pochłania energię kinetyczną. Ale w jaki sposób vibranium tego dokonuje? Film nigdy tego do końca nie wyjaśnił, więc dzisiaj omówimy sobie ten temat.

Co wiemy o vibranium?

Vibranium jest metalem pochodzącym z komety, która rozbiła się na terenach należących do Wakandy. Mieszkańcy użyli go, aby wyprzedzić technologicznie resztę świata. T'Challa, obecny król Wakandy, posiada kostium w którego skład wchodzi vibranium. Najciekawszą właściwością metalu jest fakt, że można go użyć zarówno do obrony jak i ataku. Jest wyjątkowo trwały, lub nawet niezniszczalny. Pochłania również energię i pozwala na uwolnienie jej jako fali.

Ale w jaki sposób vibranium pochłania i uwalnia energię?

Czy to w ogóle ma sens? Okazuje się, że tak. Według mnie, szczegóły działania vibranium wydają się skomplikowane, ponieważ przez 50 lat wydawania komiksów, filmów i gier przyzwyczailiśmy się do rzucania słowami jak pęd, energia kinetyczna i wibracje opisując działanie różnych rzeczy, bez wyjaśnienia co to w ogóle znaczy.

Więc zacznijmy od początku. Wyobraź sobie, że strzelasz w Czarną Panterę z broni palnej. Poruszająca się kula ma pęd równy swojej masie pomnożonej przez prędkość. Pęd to jednostka, którą fajnie znać, ponieważ pozwala nam określić jakich szkód potrafi narobić kula oraz nadaje ruchowi kierunek.

Jest jeszcze jedna przydatna rzecz, którą możemy zmierzyć w poruszającej się kuli: energia kinetyczna równa 1/2 pomnożonej przez masę kuli (m) i prędkość (v) do kwadratu.

Energia kinetyczna nie ma kierunku, ale i tak warto ją znać, ponieważ jest rodzajem energii, który możemy zamienić na inny, kiedy już uderzy w T'Challę. Bez jej znajomości nie będziemy w stanie dobrze opisać tego, co stanie się później.

Uderzenie

Kiedy kula w końcu trafi w kostium Czarnej Pantery cała ta energia kinetyczna nie znika. Nie może. Musi gdzieś się ulotnić, lub zostać zamienioną w inny rodzaj energii. Gdyby wróciła do kuli nie niszcząc jej przy tym, mielibyśmy do czynienia z rykoszetem. Odbiłaby się podobnie jak to robi tarcza Kapitana Ameryki (o niej poczytasz tutaj).

Jednak pamiętajmy - chcemy, żeby energia kinetyczna kuli weszła w kostium Czarnej Pantery. Żeby tak się stało, większość, lub też cała energia musi zostać zamieniona na coś innego. Na coś, czego możemy użyć. Ale co mogłoby to być?

Wiemy, że naukowcy z Wakandy są bardzo zaawansowani. Więc zapewne znaleźli sposób, żeby zamienić całą tą energię kinetyczną na energię potencjalną i znaleźć sposób na przechowanie jej w kostiumie T'Challi.

Przy idealnie sprężystym uderzeniu ilość energii kinetycznej przed i po zderzeniu jest taka sama. Wyobraź sobie ścianę. Ściana z zasady nie porusza się, więc jej energia kinetyczna jest równa zeru. W teorii, jeśli rzucę w nią tarczą Kapitana Ameryki, ta powinna wrócić do mnie zachowując całą energię kinetyczną, którą miała w czasie ruchu. Jednak w prawdziwym świecie sytuacja wygląda troszkę inaczej. Nie ma czegoś takiego jak idealnie sprężyste zderzenie.

Gdybyś posiadał kostium Czarnej Pantery, przy uderzeniu uległby permanentnej deformacji na poziomie molekularnym. Żeby to zrobić potrzebujesz jednego rodzaju energii, który zmienia się na inne. Nazywa się to zderzeniem niesprężystym.

Brzmi może trochę dziwnie, ale myślę, że to tutaj odnajdziemy prawdziwą siłę vibranium.

Energia

Potrzeba energii, aby fizycznie zdeformować jakieś tworzywo. Większość energii tracimy przez wewnętrzne tarcie atomów tych tworzyw. Ale co jeśli vibranium jest w stanie pochłonąć i przechowywać energię kinetyczną używając do tego deformacji. Jeśli weźmiemy sprężysty materiał i odpowiednio go uformujemy możemy stworzyć mechanizm, który... sprężynuje.

Gdybyś wbiegł w sprężynę, twoja energia kinetyczna zamieniłaby się w siłę ściskając ją przy tym. W sprężynie znajduje się teraz sprężysta energia potencjalna równa 1/2 pomnożonej przez twardość sprężyny (K) oraz zmianę w długości sprężyny x² (czyli jak bardzo została ściśnięta).

Bardzo przypomina równanie energii kinetycznej, prawda?

Jakim cudem kostium Czarnej Pantery może działać na zasadzie sprężyny?

Cóż, nie może. Może działać jak miliardy miniaturowych sprężynek. Prawdopodobnie naukowcy z Wakandy są lata świetlne do przodu jeśli chodzi o molekularne sprężyny. Jest to nauka zajmująca się tworzeniem niemożliwie wręcz wydajnych sprężyn na poziomie nanoskali. Prawdopodobnie są w stanie użyć atomów vibranium aby stworzyć maleńkie sprężyny i wpleść je w kostium T'Challi. Takie sprężyny mogłyby pochłonąć niewyobrażalną ilość energii.

Z punktu widzenia fizyki coś takiego jest możliwe, ale po prostu jeszcze nie potrafimy tego zrobić. Jeśli tak właśnie działa kostium Czarnej Pantery to każde uderzenie jest przez niego absorbowane i zamieniane na sprężystą energię potencjalną. To może wyglądać troszkę dziwnie, ale jeśli naukowcy z Wakandy doszli do tego jak uwolnić całą tę energię w jednej chwili, wyjaśniłoby to moc kostiumu.

Jeśli kostium T'Challi pochłania i przechowuje energię kinetyczną w postaci energii potencjalnej poprzez warstwy sprężyn z vibranium wplecionych w materiał, to zablokowanie kilku kul jest w stanie zmienić go w śmiercionośną broń.

Ile energii pochłania kostium?

Kostium chroni Czarną Panterę od różnego rodzaju uderzeń i pocisków. Dla przykładu przyjrzyjmy się bliżej kulom. Jak wiesz, nie mają zbyt wiele masy, bo tylko kilka gramów. Mają jednak prędkości opisywane w setkach, a czasami tysiącach metrów na sekundę. A ponieważ prędkość w równaniu energii kinetycznej jest podniesiona do kwadratu, oznacza to, że mają w sobie dużo energii.

Najzwyklejsza kula o średnicy 9mm posiada 500J energii, ale nawet jeśli energia kinetyczna zostanie pochłonięta, nadal musimy wziąć pod uwagę pęd, który mimo wszystko powinien zaboleć.

Jeśli kostium Czarnej Pantery bez żadnych strat zamienia energię kinetyczną w sprężystą energię potencjalną, którą można później wykorzystać, to w trakcie walki miałby bardzo dużo energii do odparcia przeciwnika.

Na potrzeby eksperymentu przyjmijmy, że jakiś złoczyńca wystrzelał w Czarną Panterę cały magazynek. Przyjmijmy, że w magazynku było 17 kul. Kiedy już wszystkie uderzą w T'Challę, będzie miał 8,5kJ energii do wykorzystania. Gdyby oprócz tego, ktoś jeszcze wystrzelał do niego cały magazynek z AK-47 miałby do dyspozycji 62kJ energii. A to dużo. Mniej więcej tyle energii posiadają odpadki kosmiczne poruszające się z prędkością 10 km/s (czyli 36000km/h), i jest to coś, co spędza sen z oczu pracownikom NASA.

No dobra, ale jak ta energia jest uwalniana z kostiumu?

I to jest ten moment, kiedy pomysł ze sprężynami nabiera dużo więcej sensu. Skoro kostium Czarnej Pantery ma w sobie dużo energii i miliardy molekularnych sprężyn to sam w sobie byłby w stanie zadać duże obrażenia. Załóżmy więc, że T'Challa delikatnie dotyka samochodu, a jego kostium jest pełen energii pochłoniętej z kul. Kiedy sprężyny powrócą do stanu spoczynku, są w stanie natychmiastowo rozpędzić stojący samochód do 10m/s, czyli około 32km/h.

Siła potrzebna aby to zrobić jest tak wielka, że samochód nie tylko zacząłby się poruszać. On by implodował. To, o czym tutaj mówimy mają swoją analogię w prawdziwym świecie.

Krewetka pistoletowa używa mięśni, które działają jak sprężyna, aby przechowywać dużą ilość sprężystej energii potencjalnej i potrafi ją uwolnić w ułamku sekundy. Energia jest uwalniana tak szybko, że stwarza błysk światła i falę gorąca pod wodą.

Dla uproszczenia można powiedzieć, że kostium T'Challi zrobiony jest z miliardów miniaturowych krewetek pistoletowych i jest w stanie zrobić to samo w powietrzu, co krewetki robią pod wodą.

Więc jak działa kostium Czarnej Pantery?

Cóż. Jeśli pochłania energię kinetyczną, musi znaleźć dla niej miejsce. Możliwe, że naukowcy z Wakandy znaleźli sposób na przechowywanie jej we wnętrzu miliardów maleńkich sprężyn zrobionych z vibranium. Po kilku uderzeniach kulą, T'Challa byłby w stanie po prostu czegoś dotknąć aby stworzyć efekt podobny do tego, jaki wykorzystuje w codziennym życiu krewetka pistoletowa. A dokładnie to widzimy w filmie.

Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, może chcesz się dowiedzieć, czy istnieje na Ziemi metal podobny do vibranium?