Física: ¿Cambia la energía de la tierra debido al movimiento de caída libre de un cuerpo?

Esta es una excelente pregunta y me ha llevado a batallas acaloradas en Quora cuando intenté argumentar que deberíamos eliminar por completo el concepto de Energía Potencial porque es confuso. A través de esos argumentos y con el tiempo me he dado cuenta de que el concepto de energía potencial tiene sus beneficios, pero esto sigue siendo una preocupación muy válida.

El PE mgh es en realidad el mismo trabajo que realizará la gravedad de la Tierra para bajar el cuerpo de la altura ‘h’: no ​​son dos cosas separadas. También para ser más precisos, la energía potencial pertenece a un sistema de cuerpos, no solo a un cuerpo. Al menos en mi estudio de física no he encontrado una situación en la que un cuerpo independiente tenga “energía potencial”. Y esta energía potencial es básicamente el trabajo realizado para llevar esos cuerpos a su posición actual en los campos de fuerza de los demás. Es por eso que la fórmula para el trabajo realizado y la educación física son las mismas.

Así que junte las cosas: la energía potencial ‘mgh’ no es la energía potencial de un cuerpo sino del sistema del cuerpo terrestre a una distancia ‘h’ entre sí. Esto es igual al trabajo realizado para llevar el sistema del cuerpo terrestre a esta configuración desde el infinito, donde la energía potencial es 0 por definición.

Y para finalmente responder a su pregunta principal, porque la “energía potencial” no es la energía potencial del cuerpo sino del sistema combinado del cuerpo terrestre, sí, la energía potencial del sistema del cuerpo terrestre disminuye a medida que se acercan.

PD: Aquí falta una constante aditiva: la energía potencial debido a la distancia del objeto desde el centro de la Tierra. Pero eso es lo mejor de la energía potencial: se puede definir como 0 en cualquier punto arbitrario.

Si bien la respuesta a continuación proporciona una visión retrospectiva del hecho de cómo uno tiene que aplicar toda la conservación de energía en cuenta para todos los cuerpos, mencionó que tiene que cambiar, no estoy de acuerdo


Toma esto en cuenta.

2 Los cuerpos de masa [matemática] m [/ matemática] están separados por una distancia de [matemática] r [/ matemática]. Ahora, eso significa que cada cuerpo tiene una energía potencial de [matemáticas] -Gmm / r [/ matemáticas]. ¿Lo suficientemente justo?

Ahora, según la mayoría de los casos, mantenemos o asumimos que una de las bolas está “fija”, lo que significa que no puede moverse. Eso significa que, a medida que la otra bola se acerca a ella debido al tirón gravitacional, “gana” energía potencial Y energía cinética (la energía potencial es negativa, cuando quise decir ganancia significaba que se vuelve más negativa). Eso significa que a medida que nuestra bola se acerca a la bola fija, gana energía potencial Y energía cinética, manteniendo su energía conservada. Sin embargo, nos olvidamos por completo de nuestra segunda bola, pero supongo que es mejor mantenerla olvidada, ya que cuando menciono que la bola es “fija”, la aplicación de conservación de energía no funciona aquí.


Ahora, de vuelta al sistema Earth-Ball. Cuando se arroja el objeto, lo creas o no, la Tierra se mueve en la dirección opuesta (hacia abajo si lo dices). Esto se debe a la ley de conservación del momento lineal. Tener impulso también significa tener energía cinética (para las partículas), por lo que eso significa que cuando lanzas un objeto, en realidad estás suministrando energía cinética tanto a la pelota como a la TIERRA.

Entonces, la pelota sube y luego vuelve a bajar, lo suficientemente justo porque la fuerza de la Tierra funciona aquí. La razón por la que esto sucede es porque la energía potencial se ha reducido tanto (lado positivo, Dios mío, realmente espero que la sigas aquí porque sé que esto podría generar confusión), lo que significa que en algún momento, la energía cinética debe llegar a cero, y luego llegar a valores positivos nuevamente a medida que la Tierra lo atrae. ¿Y qué hay de la Tierra? El mismo caso, va en la dirección opuesta en una cantidad extremadamente pequeña (es demasiado pequeño como para pensar que se mueve para nosotros, dudo que podamos rastrear el cambio usando la teoría QM) y luego, porque la pelota También tiene su fuerza gravitacional, se siente atraído y vuelve a su posición original.


Entonces, al final, cuando un objeto está en caída libre, la energía de la Tierra es SIEMPRE constante. Incluso para objetos que no son originarios de la Tierra misma. (Aunque supongo que la energía llamada “masa” no es tratable aquí).

Aquí está la respuesta que di anteriormente a una pregunta similar en la que hago la distinción entre la energía que se conserva durante una caída y el trabajo, que no lo es. Todavía lo mantengo todo lo que puedo sin un fondo formal en esta área. La respuesta de David Chidakel a ¿La gravedad realiza trabajo (física) en un objeto?

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