Hemos encontrado energía potencial en campos gravitacionales desde GCSE. Cuanto más alto levante un objeto, más energía potencial tiene porque más trabajo tuvo que hacer para colocarlo allí. ¡¡Sencillo!! Incluso sabemos una ecuación para ello:
Ep = mgh
Ahora tenemos que considerar un par de problemas.
- Gravity (película de 2013): ¿Tiene el astronauta Matt Kowalski una familia, una esposa, hijos?
- Las lunas orbitan alrededor de los planetas, los planetas orbitan alrededor de las estrellas formando sistemas solares, los sistemas solares orbitan alrededor de agujeros negros supermasivos que forman galaxias, ¿qué hacen las galaxias?
- ¿Se puede ver la gravedad como un campo de energía en reposo con el campo con una fuerza total de C ^ 2 en el radio de Schwarzschild y se diluye a Ve ^ 2 = 2GM / r en radios más grandes?
- Si abriéramos un agujero de gusano en el espacio exterior, ¿qué le pasaría a alguien que pasara ya que toda la gravedad se desvanecería en un instante?
- Si la gravedad de la Tierra aumentara gradualmente a 50G en los próximos 50 millones de años, ¿se adaptaría la vida?
Primero, en campos radiales, g varía. Entonces ahora podemos usar la ecuación anterior.
En segundo lugar, debemos pensar dónde Ep es cero. Para responder esto, ¡sigue leyendo!
¿Qué causa que los objetos tengan energía potencial?
Los objetos en un campo gravitacional tienen el potencial de hacer trabajo si tienen una fuerza que actúa sobre ellos.
¿Los objetos en la superficie de la Tierra tienen energía potencial cero?
No, definitivamente tienen una fuerza sobre ellos porque no se alejan, por lo que tienen el potencial para hacer el trabajo. De hecho, empújalos hacia un agujero y verás que parte de esa energía se convierte en energía cinética.
¿Dónde está la fuerza gravitacional entre los objetos cero?
La fuerza entre los objetos debido a la gravedad se reduce a medida que aumenta la distancia que separa los objetos. Entonces la fuerza finalmente se convierte en cero en el infinito.
Volviendo a nuestras ideas GCSE, a la mayor distancia posible de la Tierra, debe tener su mayor valor posible de Ep. Pero en el infinito, la atracción debido al campo g es cero . Sin fuerza → sin energía potencial. ¡Entonces el mayor valor de Ep que puede obtener es cero! Y lo obtienes en el infinito. Cuando te mueves hacia la Tierra desde el infinito, tu Ep se reduce. ¡Entonces debe ser menos de cero! Debe volverse negativo.
Ahora que es confuso! La buena noticia es que no tiene que saber exactamente dónde está el infinito para responder cualquier pregunta. Eso es porque:
- A menudo solo nos interesa el cambio en la energía potencial en lugar del valor real.
- Alguien pensó muy cuidadosamente en una forma de calcular la energía potencial que tiene un objeto al observar la separación entre el objeto y el centro del campo, en lugar de infinito.
