¿Por qué la fuerza gravitacional se considera negativa?

En este contexto, la dirección de referencia positiva y negativa es única y son convenciones completamente arbitrarias. Tenga en cuenta también que la fuerza gravitacional se considera una ficción. La gravedad produce aceleración, y debes aplicar una fuerza si no deseas acelerar.

Supongamos que tiene las siguientes coordenadas:

-3 -2 -1 +0 +1 +2…
… ..M ………… M ………

Puse el gran atractor M en la coordenada +1, y un pequeño objeto que cae m en -2. La aceleración de m es hacia M, por lo que en la dirección positiva en este caso.

La fuerza de gravedad apunta en la dirección opuesta al vector de posición, cuando la posición se expresa en relación con la fuente de gravedad. En problemas 1-d del tipo que son comunes en las clases de física para principiantes, esto es matemáticamente equivalente a decir que la fuerza de gravedad “es negativa”. Pero, por supuesto, en realidad, la gravedad, como cualquier otro vector, no es ni negativa ni positiva, simplemente tiene una dirección.

Por lo tanto, se debe simplemente a una elección del sistema de coordenadas.

Definimos energía gravitacional cero en el infinito; es decir, cuando dos cuerpos están suficientemente separados que la fuerza gravitacional entre ellos es insignificante.

Si los cuerpos se acercan, decimos que ganan energía gravitacional negativa . ¿Por qué decimos que la energía es negativa? Debido a que tendríamos que trabajar en el sistema (es decir, tendríamos que agregar energía al sistema, que es, por convención, positivo) para separar los cuerpos y devolverlos al estado de energía cero.

Entonces, ¿por qué la fuerza gravitacional actúa en la dirección negativa? Porque la energía es solo fuerza aplicada sobre una distancia. Y dado que la energía, por convención, se vuelve más negativa en la dirección atractiva, se deduce que la fuerza también debe actuar en la dirección negativa.

Las fuerzas son vectores, tienen magnitud y dirección, y dependiendo de la convención, la dirección de la fuerza puede ser positiva o negativa. La gravedad es una fuerza: es la cantidad vectorial … en la superficie de la tierra es de aproximadamente 9.8 metros por segundo al cuadrado, y se dirige hacia abajo hacia el centro de la tierra. Debido a que la energía de un campo de gravedad se considera negativa, la dirección hacia abajo de la fuerza se considera negativa. La convención fue algo académica hasta hace unos años, cuando los cosmólogos se dieron cuenta de que la energía contenida en el campo gravitacional negativo era aproximadamente igual a la energía positiva mc ^ 2 de todas las masas y otras formas de energía combinadas. Esto lleva a la idea de un universo de la nada. La idea de la gravedad como energía negativa también es un concepto conveniente cuando se estudia el efecto del potencial de gravedad sobre la velocidad a la que los relojes miden el tiempo en un campo gravitacional. Cuanto más cerca esté el reloj de la superficie de la masa que crea el campo de gravedad, más lento pasa el tiempo. Sería necesario agregar energía cinética positiva de una cantidad suficiente para escapar del campo de gravedad para que el reloj funcione a la velocidad más rápida. Esto normalmente se considera el estado de energía “0” del vacío donde no hay efectos de gravedad medibles.

Los escalares, por el contrario, no tienen dirección; por ejemplo, si mide la temperatura de varios puntos aislados en el piso de una habitación, solo se requiere un número para cada punto; la temperatura no tiene una dirección. Si los traza en una cuadrícula xy que representa el piso, esto se llamaría un campo escalar.

Porque es una fuerza de unión responsable de una energía de unión y generalmente consideramos cero la energía a una distancia infinita para una masa libre.