¿Por qué tiene ningún sentido físico de un cuerpo a tener una negativa de la energía potencial?

Question

Lo siento preguntar el camino más largo, pero tratando de hacer la pregunta clara para que yo pueda obtener una respuesta clara.

¿Por qué tiene ningún sentido físico de un cuerpo a tener una negativa de la energía potencial?

Si un cuerpo está en la distancia infinita de otro cuerpo B, que tiene cero de energía potencial gravitatoria, pero si lo es en "cero" distancia de otro cuerpo B, éste negativos en el potencial infinito de la energía, y adquiere infinito de la energía cinética en el proceso de llegar allí.

Por favor no me digas que el punto cero de la energía potencial es arbitraria, y que bien podría tener cero de energía potencial cuando es a distancia cero de otro cuerpo B, y positivo infinita energía potencial cuando es a distancia infinita del otro cuerpo B. ¿Cómo puede tener esto? Cuando Un cuerpo está en la distancia infinita del otro cuerpo B, entonces no es influenciada por el otro cuerpo B del todo, es como si el otro cuerpo B, no existe en absoluto, de modo que la energía potencial de Un cuerpo debe ser cero, ya que no hay campo gravitacional de otro cuerpo B, a causa de cualquier potencial de la energía en el cuerpo A.

Pero entonces la pregunta es si la energía potencial contenida en el cuerpo, que es cero en el infinito de la distancia desde el otro cuerpo B, entonces ¿cómo es posible que este cero de energía potencial se reduce aún más y se transforma en energía cinética a medida que el cuerpo se acelera hacia el otro cuerpo B, de modo que la energía potencial se convierte en negativo? Como yo lo veo, si el cuerpo, que nunca tuvo la energía potencial, para empezar, entonces este no presente la energía no se puede cambiar en energía cinética, de lo contrario estaríamos creando energía cinética de la nada.

¿Por qué tiene ningún sentido físico a decir que el cuerpo está en "la energía potencial de la deuda", es decir, la energía potencial se reduce a negativos cuando era cero, para empezar?

Answer 1

Si un cuerpo está en la distancia infinita de otro cuerpo B, que tiene cero de energía potencial gravitatoria, pero si lo es en "cero" distancia de otro cuerpo B, éste negativos en el potencial infinito de la energía, y adquiere infinito de la energía cinética en el proceso de llegar allí.

No es una buena idea para llevar en los infinitos que surgen cuando el modelado de objetos, como los clásicos puntos. Es bien sabido y entendido que cosas como el punto de cargos y punto de masas son herramientas muy útiles en la física clásica, sino que conducen inmediatamente a físico infinitos si preguntan a las preguntas equivocadas acerca de ellos. Si quieres estar seguro, a continuación, vuelva a su punto de masas con pequeños granos de arena o de polvo o algo, así que tu afirmación es: "si es tocar otro cuerpo B, éste tiene el potencial negativo de la energía $-U$, y adquiere energía cinética $U$ en el proceso de llegar allí."

Por favor no me digas que el punto cero de la energía potencial es arbitraria, y que bien podría tener cero de energía potencial cuando es a distancia cero de otro cuerpo B, y positivo infinita energía potencial cuando es a distancia infinita del otro cuerpo B.

Nadie dice que esto. Es cierto que el punto cero de energía potencial es arbitraria, sino que el potencial gravitacional de la función de un punto de masa es singular en $r=0$, por lo que es el lugar donde usted no puede definir el potencial gravitacional es igual a cero (o cualquier otra cosa - la función potencial está definido aquí). Si adopta el "grano" de la imagen que he mencionado anteriormente, sin embargo, usted es libre de establecer el punto cero donde quiera que se encuentre, al menos en el contexto de la no-física relativista.

Usted está asignando un poco demasiado el físico a la energía potencial, creo. La energía potencial es simplemente una función de la posición que se define de tal manera que mientras la fuerza asociada a es el único haciendo un trabajo sobre el cuerpo, entonces la combinación de $E=KE + PE$ permanece constante. Pero claro, si me agregan $17\ J$ a PE en cada punto, luego de que el total podría todavía ser constante. La cosa física es la energía potencial de la diferencia entre dos puntos en el espacio, no el valor real de la energía potencial en cualquier punto en particular.

Answer 2

Tu error está en suponer que el valor de la energía potencial es relevante, como cuando te dicen que si dos cuerpos no interactúan debe haber cero de energía potencial. De hecho, lo que importa no es la cantidad de energía potencial de un cuerpo tiene, pero si podría tener menos moviendo en algún otro lugar. En la convención estándar, el potencial gravitacional entre dos cuerpos es negativo, y moviendo más cerca de esta energía potencial será más negativo; la pérdida de energía se convierte en energía cinética.

"Los órganos de ser infinitamente aparte" no es algo que puede suceder: es sólo una aproximación. Como los objetos se mueven más y más lejos de su energía potencial aumenta hacia el cero, pero esto no es muy importante; lo que importa es que la curva es más plana. Es decir, se pierde menos energía potencial mediante el movimiento de una distancia fija, por lo que la fuerza es menor.

Answer 3

• Imagina una bola en un estante. Hay una cierta energía potencial almacenada.
• Ahora se cae al suelo. La energía potencial se convierte en cero.
• Ahora hay un agujero en el suelo. La bola rueda por ahí. Esto reduce el potencial de la energía. Porque sabemos que la energía potencial disminuye con la altura (con la distancia entre los objetos).

Entonces, ¿qué valor tiene el potencial de energía tienen ahora? Es negativo? Sí, sí que lo es. ¿Qué significa eso? Nada. Esto sólo significa que la pelota, en vez quiero ser en este agujero que en el suelo. De la misma manera que en lugar quiere estar en el suelo que en el estante.

El valor de la energía potencial es irrelevante. Sólo la diferencia es importante. Debido a que los objetos siempre se quiere avanzar hacia una situación de menor energía potencial. Preguntando cómo la energía potencial puede ser $-10 \;\mathrm J$ así que no es diferente de preguntar cómo se puede tener el valor de $10\;\mathrm J$. La escala sólo pasa a estar en el rango negativo en el primer caso. Y que es irrelevante y no es importante.

Answer 4

Parece que se excluyen de la conservación de la energía consideraciones de su pregunta. Dado que la energía total se conserva, en la que la energía se puede convertir entre el potencial y la cinética, que la energía potencial es $0$ en el infinito, y que las masas sería la ganancia de energía cinética a través de su atracción mutua, se deduce que este aumento en la energía cinética es una cantidad que es el de la clásica no-negativo - debe ser a expensas de la energía potencial. Por lo tanto, la energía potencial se puede estar en deuda, pero la energía cinética no es, y la energía total permanece constante.

Answer 5

Hay un par de cosas aquí. En primer lugar, su enfoque de tener el potencial de ser cero cuando la distancia entre el objeto es cero, y el infinito a medida que se aproxima distancia infinita tiene un plano: esto haría que la energía potencial de dos objetos en cualquier finito distancia infinita. Eso es un efecto secundario de la energía potencial gravitacional tener un $\frac{1}{r}$ plazo. Esto realmente nos da permiso para usar cualquier punto de otro que r=0 como punto de referencia.

En el mundo astronómico, no siempre hay un lugar obvio para poner este punto de referencia. Cuando se trata de actividades en la Tierra, que a menudo ponen el punto de referencia en el suelo, sino que la referencia es terriblemente centrada en la Tierra. Para astronómico de trabajo, que no es conveniente.

Así que la pregunta interesante es por qué ponemos el punto de referencia en el suelo de la Tierra basados en actividades. Después de todo, la primera, la energía potencial gravitatoria de la ecuación tenemos que aprender es $E=mgh$. El truco es elegir un punto conveniente. Si elegimos el punto de referencia "sobre el terreno" para la mayor parte de los PE=0 punto de referencia útil significado físico. Si queremos convertir más de la energía potencial gravitatoria en energía cinética, tenemos que cavar un agujero. Para la mayoría de nuestras acciones, que no es una opción, por lo que este manes que PE=0 línea realmente conveniente. Una gran cantidad de términos en las ecuaciones cancelar hacerlo.

Cuando se trata de la astronomía, estamos mucho menos interesado en las cosas que toca la superficie de la Tierra (y cuando lo hacen, tienden a cavar sus propios agujeros!). La superficie de la Tierra ya no es un conveniente punto de referencia. Así que elegir, en cambio, pone en $r=\infty$. Por qué? Porque es el punto de referencia que cada objeto en el sistema de acuerdo. Cuando estés a distancia de $\infty$ a un objeto, que está a una distancia de $\infty$ a cada objeto, y que resulta ser muy conveniente punto de referencia.

El efecto secundario es que todas las energías potenciales que aquí son negativos, como se dio cuenta. Este es peculiar, sin duda, pero en general para usos astronómicos, es un aceptable capricho. Sólo significa que los astrónomos no suponga que un objeto se ejecuta fuera de la energía potencial en PE=0. Tienen que tener otras limitaciones, como $PE=-\frac{GM_{Earth}m}{r_{Earth}}$, que es la energía potencial de un objeto cuando se golpea la superficie de la tierra (un número negativo, por supuesto).

Los números son sólo herramientas en un modelo. Es a nosotros a entender cómo se debe trabajar y lo que debe decir. Para los astrónomos, que era conveniente para el tratamiento de PE como un número negativo, se hace referencia de $r=\infty$. Un ingeniero aeronáutico es mucho más probable que la referencia es de $r=r_{Earth}$, debido a que los aviones dejan de funcionar bien cuando su altitud es de 0. El uso de lo que es conveniente para usted, pero no se dan cuenta de que la gran mayoría de los científicos están de acuerdo en donde los puntos de referencia se debe poner, dentro de su disciplina en particular, y que probablemente han escogido para ser los lugares más convenientes.