¿Qué pasaría con la energía potencial gravitacional de una roca si la levantara por encima del tirón gravitacional de la Tierra?

Esta es una buena pregunta y es una ocasión para aclarar la sutileza involucrada. Considere en lo que sigue el modelo de un objeto bajo la influencia de la atracción gravitacional de un planeta mucho más masivo.

Como línea de golpe, de hecho, para una fuerza atractiva como la fuerza gravitacional, la energía potencial asociada es negativa si elegimos el punto de referencia en el infinito. Entonces, cuando la distancia del objeto al planeta aumenta, la energía potencial gravitacional disminuye en magnitud pero aumenta en valor algebraico (menos negativo).

Piénsalo de esta manera. La noción de energía potencial no depende del punto de referencia donde elijo que la energía potencial sea cero. Dado que la fuerza gravitacional disminuye a medida que la distancia al cuadrado es inversa, es natural que elija la referencia en el infinito (donde prácticamente no hay interacción entre el objeto y el planeta). Pero puedo elegir algún lugar en el medio como punto de referencia. Como la naturaleza de la fuerza gravitacional es atractiva, el planeta tiende a acercar el objeto a él. Para poder sacar el objeto de la influencia de la fuerza gravitacional, necesito suministrar una cantidad positiva de energía, tal vez en forma de energía cinética. Se deduce que la energía potencial gravitacional es negativa. Esta energía cinética se transformará en energía potencial a medida que el objeto se aleje cada vez más del planeta. Se deduce que la energía potencial es negativa.

También puedes hacer algunos cálculos para convencerte de que no hay contradicción en
1) Energía potencial [matemáticas] = [/ matemáticas] [matemáticas] mgh [/ matemáticas], que aumenta con la altura.
y
2) Energía potencial [matemática] = [/ matemática] [matemática] – \ frac {GMm} {R + h} [/ matemática],

donde notablemente [math] R [/ math] y [math] h [/ math] son ​​el radio del planeta y la distancia / altura del objeto desde el planeta. El 1) es simplemente la expansión de Taylor del 2) para [matemáticas] h << R [/ matemáticas] y elegir el punto de referencia en la superficie del planeta. Ambos aumentan en valor algebraico a medida que aumenta [matemática] h [/ matemática].

Para una roca de 1 kg, la energía potencial relativa al nivel del suelo sería así:

Se estabiliza como h-> infinito pero nunca disminuye. Esto se debe a que la pendiente de la curva de potencial está determinada por la intensidad del campo, y la intensidad del campo se desvanece a cero pero nunca se invierte.

Antes de explicar algo, debo decir que la energía potencial gravitacional es solo relativa, nunca llega a cero y nunca hay un valor máximo. Si almacena 10 julios de energía potencial en una masa levantando, eso es 10 julios más de lo que tenía antes, pero su energía potencial total es mucho mayor que 10 julios.

La gravedad tiene un alcance infinito, por lo que si la Tierra fuera la única fuerza gravitacional, todavía aceleraría de regreso a la Tierra y aplastaría el suelo con energía cinética igual a su energía potencial gravitacional total. Dado que la gravedad cambia con la distancia, puede calcular la gravedad (1 / distancia al cuadrado) cada 10000 metros y estimar la energía almacenada por sección. Luego, finalmente, sume la energía almacenada en cada sección y tendrá su cálculo de energía.

Si colocara la masa por igual entre las fuerzas gravitacionales de modo que la suma de las fuerzas sea igual a cero y la masa ahora esté en reposo, habría almacenado energía positiva en relación con la tierra, pero energía potencial negativa en relación con la otra masa. La suma de las energías potenciales finales equivaldría a la suma de las energías potenciales iniciales.

Lo que esto significa en conclusión es que si la Tierra y Mass9 son los únicos objetos en el espacio, la energía potencial almacenada nunca se pierde, el rango es infinito, se acelerarán entre sí. Si hay otros cuerpos celestes, notamos energía potencial positiva en relación con la tierra pero energía potencial negativa en relación con otras masas.

La filosofía del noorismo cree en la existencia del campo Noorismic combinado en todo el universo que se extiende por todas partes. Para resolver cualquier problema de gravedad, sería más fácil usar las matemáticas de Newton sin perseguir la causa de la gravedad. Para ser más conceptual junto con las matemáticas, puede consultar la relatividad de Einstein. Sin embargo, la mayoría de las conclusiones lógicas y filosóficas solo se entretienen a través del NOORISMO, que establece que la gravedad es el resultado de “fluctuaciones en el CNF” causadas por cuerpos masivos. A menos que considere la naturaleza del espacio-tiempo (CNF), sería completamente imposible explicar el fenómeno. CNF está lleno de energía … gracias …

En realidad, no hay distancia donde la gravedad deja de funcionar. No lo aburriré con la ecuación, pero siéntase libre de Google “Ley de la Gravitación Universal de Newton” si lo desea. Básicamente, a medida que dos masas se alejan entre sí, la fuerza debida a la gravedad se vuelve exponencialmente más débil.

Entonces … Para responder a su pregunta: A medida que su roca se aleja de la tierra, su KE aumenta. A medida que su roca se aleja infinitamente de la tierra, el KE de su roca se acerca al infinito.

Esto fue originalmente en respuesta a una respuesta particularmente mala, ¡tal vez ayuda a la discusión, tal vez no!

La educación física nunca llega al infinito. El hecho de que la física de la escuela secundaria pueda calcular una “velocidad de escape” se debe al hecho de que se necesita una cantidad finita de energía para (al menos en teoría) mover un objeto infinitamente lejos.

El punto cero para la energía potencial se puede establecer arbitrariamente, y no hay una respuesta que supere a las demás (nivel del mar, fondo del océano, centro de la Tierra). La mayoría de los cursos de física a nivel universitario utilizarán un sistema donde el PE es cero a distancia infinita. La EP en cualquier escenario real es, por lo tanto, negativa: todos estamos atrapados en un “pozo potencial” en el que la mayoría (todos) estaremos hasta y más allá de nuestro día de muerte.

Si observa otras respuestas, verá el signo negativo en la ecuación. Esta es la razón de eso negativo. O tal vez lo negativo es la razón por la cual este es el punto más lógico para cero PE.

Bueno … estás usando la fórmula incorrecta. La fórmula local de educación física, mgh, no funciona para situaciones generales. La ecuación verdadera es PE = -GMm / r. (La energía es la derivada de la Fuerza, y esa es la derivada de GMm / r ^ 2. [Si no sabe qué es una derivada, piense en ella como m en y = mx + b, solo que es una ecuación eso te da la pendiente de una curva en cada punto individual.]) Si sigues esta fórmula, encontrarás que la EP siempre disminuye a medida que te alejas de un cuerpo (en valor absoluto).