No. Puede ser negativo, pero eso no es particularmente significativo.
Es importante reconocer que la energía es simplemente una construcción matemática. Viene de reformular la segunda ley de Newton .
Trabajemos en 1D por ahora; Solo estoy transmitiendo la idea en esta respuesta. Digamos que F es la fuerza total (neta) que actúa sobre un objeto de masa m. Luego, de la segunda ley de Newton,
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[matemáticas] F = ma = m \ frac {dv} {dt} = m \ frac {dv} {dx} \ frac {dx} {dt} = m \ frac {d} {dx} \ left (\ frac { 1} {2} v ^ 2 \ derecha) [/ matemáticas]
Integrando,
[matemáticas] \ int \ limits_ {x_1} ^ {x_2} F \, dx = m \ int \ limits_ {v_1} ^ {v_2} d \ left (\ frac {1} {2} v ^ 2 \ right) [ / matemáticas] [matemáticas] = \ frac {1} {2} mv_2 ^ 2 – \ frac {1} {2} mv_1 ^ 2 [/ matemáticas]
Reorganizamos esto para que todos los subíndices correspondientes estén en un lado, dividiendo la integral:
[matemáticas] \ frac {1} {2} mv_1 ^ 2 – \ int \ limits_ {x_0} ^ {x_1} F \, dx = \ frac {1} {2} mv_2 ^ 2 – \ int \ limits_ {x_0} ^ {x_2} F \, dx [/ math]
Estas dos cantidades son de la misma forma; de hecho, lo llamamos energía:
[matemáticas] E = \ underbrace {\ frac {1} {2} mv ^ 2} _ {\ text {Kinetic Energy} K (v ^ 2)} + \ underbrace {- \ int \ limits_ {x_0} ^ {x } F \, dx} _ {\ text {Energía potencial} U (x)} [/ math]
Es fácil ver cómo esto puede ser negativo debido al término de energía potencial, que depende de las posiciones relativas con otros objetos (como electones, planetas) que ejercen una fuerza dependiente de la posición en el cuerpo.
Sin embargo, el valor real de la energía potencial no importa, porque lo único que importa es la fuerza (que afecta directamente el movimiento del cuerpo). En nuestra discusión 1D, la energía potencial es [matemática] U = – \ int \ limits_ {x_0} ^ {x} F \, dx [/ matemática] cuando el objeto está en la posición [matemática] x [/ matemática] para que
[matemáticas] F (x) – F (x = x_0) = \ frac {dU} {dx}. [/ matemáticas]
Esto significa que si agregamos una constante a la energía potencial, [math] U \ mapsto U ‘+ c [/ math], la fuerza sobre el objeto y, por lo tanto, su movimiento, no cambia, por lo que las constantes diferentes en las energías potenciales tienen sin significado físico (lo cual tiene sentido porque nuestra elección de [math] x_0 [/ math] fue arbitraria en primer lugar).
Nota al pie : Ahora debo mencionar que esta discusión no es tan simple para todas las fuerzas, ni en dimensiones superiores; pero puede generalizarse sin demasiados problemas. Utilizamos el teorema fundamental de cálculo 1D; Esto necesita cierta generalización para que funcione en tres dimensiones, pero una buena referencia a nivel elemental es esta conferencia de física de Yale.
