Warum ist die Gesamtenergie eines umlaufenden Systems negativ?

Negative Energien sind völlig in Ordnung, weil Sie hatten Um einen Nullpunkt für Energie zu wählen. In Ihrer Berechnung haben Sie ihn als unendlich gewählt. Sie hätten den Nullpunkt für potentielle Energie so wählen können, dass Ihr System keine Energie hatte oder was auch immer. Es gibt nur Änderungen in der Energie Im Allgemeinen sinnvoll.

Bedenken Sie Folgendes: Was passiert, wenn Sie diesem System Energie hinzufügen? Es nähert sich Null an, und Null ist für uns der Punkt, an dem sich das Teilchen in Ruhe befindet, aber unendlich weit entfernt ist vom anderen Teilchen. Negative Energie repräsentiert also die Tatsache, dass zu “ frei „das Teilchen vom zentralen Potential erfordert, dass Sie Energie hinzufügen. Dies kommt in der Quantenmechanik häufig vor – die Grundzustandsenergie des Wasserstoffatoms beträgt -13,6 eV.

Wie eine andere Antwort zeigt, kann der potentiellen Energie eine Konstante hinzugefügt werden, ohne die Bewegungsgleichungen zu beeinflussen. Oft legen wir die Randbedingung fest, dass die potentielle Energie „im Unendlichen“ Null ist.

Für den Fall einer zentralen Gravitationskraft (Anziehungskraft) bedeutet das Auferlegen der Randbedingung „Null im Unendlichen“, dass die Gravitation Die potentielle Energie ist für Nicht-Null-$ r $ negativ.

Da die kinetische Energie immer positiv ist, ist es möglich, dass die Gesamtenergie des Partikels negativ sein kann, Null, oder positiv.

Betrachtet man eine rein radiale Bewegung:

• Wenn die Gesamtenergie positiv ist, könnte das Teilchen mit einer Geschwindigkeit ungleich Null „ins Unendliche entkommen“.
• Wenn die Gesamtenergie Null ist, könnte das Teilchen mit einer Geschwindigkeit von genau Null „ins Unendliche gelangen“.
• Wenn die Gesamtenergie negativ ist, ist das Teilchen in dem Sinne gebunden, dass es ein Endliches nicht überschreiten kann Abstand $ r_ {max} $

Unter Berücksichtigung der 2D-Bewegung:

• Wenn die Gesamtenergie positiv ist, ist die Flugbahn des Partikels eine Hyperbel.
• Wenn die Gesamtenergie Null ist, ist die Flugbahn des Teilchens ry ist eine Parabel.
• Wenn die Gesamtenergie negativ ist, ist die Flugbahn des Partikels eine Ellipse.

Da ein Kreis eine entartete Ellipse ist, folgt daraus Die Gesamtenergie muss für eine Kreisbahn negativ sein.

Sie haben diese negative Größe, weil Sie eine Null auswählen müssen Punkt für Energie. Es ist eine Art Bedürfnis nach einem willkürlichen Kunden. Aber eine andere wichtige Sache ist, dass das System, das Sie in Betracht ziehen, ein Legacy-System ist. Jetzt sage ich Ihnen, was es ist: Ein Legacy-System ist ein bestimmtes System, in dem eine Streitmacht mit großer Kraft arbeitet. Um die beiden Objekte des Systems zu trennen, müssen Sie eine Arbeit in derselben Richtung mit demselben Wert von ausführen System funktioniert ABER im Gegenteil. Dies ist die einzige Möglichkeit, die beiden Objekte zu trennen! Jedes Legacy-System hat einige bestimmte Eigenschaften und eine, die gerade erzählt wurde. Eine weitere Eigenschaft, über die wir sprechen können, ist, dass die potentielle Energie die kinetische Energie überwiegt, sodass die Energie versucht, alle auf eine bestimmte Seite des Systems zu bringen, in dem sie arbeitet. Wenn Sie ein Beispiel benötigen, ist das einfachere die Rotation der Erde um die Sonne: Es ist eine kontinuierliche Rotation, nichts kann diesen Bewegungszustand radikal ändern, da die zwischen ihnen wirkende Kraft zu stark ist und das System ein Legacy-System darstellt. Ich hoffe, in meiner Erklärung einfacher und vollständiger gewesen zu sein.

Grundsätzlich bedeutet negative Energie nicht, dass sie kleiner als ist Null. Es bedeutet nur, dass das umlaufende Objekt diese Energiemenge benötigt, um hinzugefügt zu werden, damit es zu einem stabilen Gleichgewicht kommt. Oder sagen Sie Null Energie