Domanda:
Quali preoccupazioni dovrei prendere in considerazione per costruire una piscina di monete d'oro?
durron597
2015-03-03 22:05:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Scrooge McDuck swimming pool

Se volessi costruire una piscina di monete d'oro [come in DuckTales], quali problemi di ingegneria (non sicurezza) dovrei affrontare per farlo una tale piscina fattibile? Ad esempio, poiché l'oro è molto più pesante dell'acqua, avrei bisogno di preoccuparmi maggiormente del peso complessivo supportato dalla base o delle pressioni laterali applicate ai lati delle piscine?

Qualche dettaglio in più :

  • Aveva pareti di metallo. Le pareti d'acciaio sarebbero sufficienti, avrei bisogno di qualcosa di più forte come il titanio?
  • Gli esseri umani sono, in quasi tutti i casi, alti meno di $ 3 $ metri. Anche se l'indicatore di profondità di Scrooge è a $ 90 ft $, per ragioni ingegneristiche manteniamo la piscina a $ 3 $ metri di profondità. Nota: la domanda originariamente proponeva un pool di $ 30 m $ x $ 30 m $ x $ 30 m $, che ora sto cambiando in un pool di $ 30 m $ x $ 30 m $ x $ 3 m $.
  • La densità delle monete d'oro è abbastanza vicina alla densità dell'oro puro, ovvero $ 19,3 \ frac {g} {cm ^ 3} $
  • Le monete d'oro sarebbero imballate come sarebbero essere se ti aspetti che vengano spinti spesso in giro (ad esempio nuotando!). Non sarebbero in pile ordinate.
Vorrei essere la persona per la quale questa è una preoccupazione reale e pratica. (In effetti, [questo video] (https://www.youtube.com/watch?v=51Lbo1d3KDw) mostra un "pool" di monete in un caveau di una banca, sebbene il materiale della moneta e la profondità / volume non siano specificati .)
@Air Penso che siano una [lega di rame, alluminio, nichel.] (Http://boingboing.net/2014/01/28/for-sale-swiss-scrooge-mcduck.html)
Penso che la domanda _ reale_ sia: [potresti persino riempire quella cassaforte con l'oro?] (Http://www.bbc.com/news/magazine-21969100)
Non è stato estratto abbastanza oro in tutta la storia umana per avvicinarsi anche a 27.000 metri cubi.
Hai risposto alla tua stessa domanda. * "Se volessi costruire una piscina di monete d'oro quali problemi di ingegneria dovrei affrontare?" * Quindi accenni alle uniche due preoccupazioni: * "pressione di base o laterale" *. Potrei andare avanti e comporre una risposta affermando: "devi essere preoccupato per le pressioni di base e laterali". ma sembra ridondante. Se invece stai chiedendo a qualcuno di eseguire alcuni calcoli specifici o di fare un progetto per te, devi essere più esplicito. In quanto tale, non sono sicuro che questa sia una buona domanda.
@AdamDavis: queste preoccupazioni sono state modificate da me per concentrare maggiormente la domanda sull'esplorazione dei principi di ingegneria. Se la mia modifica impedisce di dare risposte, la rimuoverò. La mia speranza era quella di generare alcuni calcoli sul retro del tovagliolo che mostrassero forze e pressioni relative e se i materiali suggeriti fossero in grado di gestirle.
Puoi dire se vorresti davvero nuotare nelle monete? Ciò richiederebbe la vibrazione della piscina per "liquefare" le monete solide e richiederebbe quindi molta più ingegneria.
[Rilevante "E se?"] (Https://what-if.xkcd.com/111/) (spudoratamente rubato dalla chat)
@OlinLathrop: Con il giusto budget potresti costruire un numero sufficiente di impianti di dissalazione dell'acqua di mare, che potrebbero estrarre l'oro dall'acqua di mare. C'è più che abbastanza oro nell'acqua di mare per riempire molte volte una simile pozza, ma ci vuole molta energia per estrarla e purificarla.
Tre risposte:
#1
+8
Adam Davis
2015-03-04 02:02:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Il peso dell'oro sarebbe di circa 52.110.000 kg, su una superficie di 900 metri quadrati. Si tratta di circa 82,4 psi di pressione sul pavimento o, in condizioni di gravità standard, di 57,9 kN / m ^ 2 di carico dinamico. Questo è solo un ordine di grandezza maggiore rispetto ai tipici edifici industriali (stoccaggio, assemblaggio) che accettano 7,5 kN / m ^ 2 su tutta la superficie del pavimento.

Il peso totale dell'oro è circa 1/5 del peso dell'Empire State Building vuoto, ma è circa 8 volte più piccola in area (900 metri quadrati per l'oro contro 7.400 metri quadrati per l'Empire State Building).

Quindi, indietro del tovagliolo, sarebbe ragionevole presumere che saresti in grado di trovare un pezzo di terra che potrebbe supportare la struttura.

Le tipiche tecniche di costruzione in acciaio andranno perfettamente bene con strutture di supporto inferiori a 100 PSI, anche se suggerirei comunque un pavimento di cemento. Non c'è bisogno di materiali esotici, anche se oserei dire che te li puoi permettere. I recipienti a pressione a parete singola possono gestire la pressione per i muri, se riesci a rendere il tuo edificio circolare anziché quadrato, ma se insisti che deve essere quadrato, probabilmente avrai bisogno di doppie pareti con alcuni rinforzi diagonali per mantenere la struttura quadrata e le pareti dritte al centro delle mura. Sebbene 80PSI non sia straordinario, oltre 30 metri di muro eserciterà una forza eccezionale.

Nota che questa è una rapida analisi sul retro del tovagliolo e sto mescolando liberamente pressione e peso per rendere più semplice determinare se è fattibile o impossibile. Una progettazione e un'analisi più rigorose sarebbero necessarie per costruire effettivamente una tale struttura.

#2
+5
Russell McMahon
2015-03-04 12:50:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

"Nuotare" sarebbe praticamente impossibile.
SE l'oro trasmettesse galleggiabilità come l'acqua, cosa che non farebbe, a piena densità "galleggeresti" con circa il 5% immerso.
Se la densità media dovuta all'imballaggio fosse di circa il 50%, "fluttuerai a circa il 10% in immersione.

Tuttavia, se hai scavato / scavato / immerso (ahi) una buca e delle monete poi ammucchiati sopra di te i meccanismi che provocano la galleggiabilità - trasferendo la forza in modo uniforme a tutte le superfici adiacenti e bilanciando la pressione attraverso il corpo - non si applicherebbero, e sarebbe come cercare di emergere da una trincea crollata, ma peggio. / p>

Se l'area frontale proiettata dal tuo corpo fosse di circa 0,5 m ^ 2, uno strato di monete di 100 mm / 4 pollici sopra di te a piena densità peserebbe circa una tonnellata / tonnellata.
Anche a metà densità media dell'oro è 500 kg.

Nuotare nei mattoni può essere meno doloroso.

Forse se fosse legato con un po 'di mercurio, tallio e simili?
#3
+3
hazzey
2015-03-04 10:16:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Proprietà dell'oro

Da qui:

$ \ gamma = 19,3 \ g / cm ^ 3 \\ rendimento \ strength = 205MPa $

Quanto è alto?

L'oro è relativamente morbido. È anche relativamente denso. Ad un certo punto una pila di monete d'oro smetterà di essere monete separate sul fondo. La pila sarà così alta che le monete in basso saranno frantumate insieme.

Risulta che questa altezza è di circa 1.000 metri.

Buone notizie! Le tue monete d'oro rimarranno monete; non dovrai nuotare attraverso una solida macchia d'oro.

Pressione orizzontale

Assumeremo che una pila di monete d'oro si comporti in qualche modo come un mucchio di sassi. Questo angolo di attrito è di 10 gradi per XKCD e questo post casuale.

$ \ phi = 10 ^ \ circ $

Utilizzo della pressione terrestre attiva di Rankine:

$ K_a = tan ^ 2 (45- \ frac {\ phi} {2}) = 0,70 $

Ciò significa che il 70% della forza verticale dell'oro viene esercitato lateralmente sulle pareti della volta. Questo è molto. Un terreno tipico è meno denso ed esercita solo circa il 30% della forza laterale.

A seconda dell'altezza dell'oro, il fondo del muro dovrebbe resistere alle seguenti forze:

  • 3 m d'oro = 0,4 MPa (8.300 lb / sf)
  • 30 m d'oro = 4,0 MPa (83.000 lb / sf)

Questo sarebbe un muro molto robusto!

Per riferimento, la pressione dell'acqua sulla parte inferiore della diga di Hoover è nella regione di 2,1 MPa.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
Loading...