Pourquoi lénergie totale dun système en orbite est-elle négative?

Les énergies négatives sont tout à fait correctes, car vous aviez pour choisir un point zéro pour lénergie. Dans votre calcul, vous lavez choisi comme étant à linfini. Vous auriez pu choisir le point zéro de lénergie potentielle de telle sorte que votre système nait aucune énergie, ou autre. Seuls les changements dénergie sont significatif, en général.

Considérez ceci: que se passe-t-il si vous ajoutez de lénergie à ce système? Il se rapproche de zéro, et zéro pour nous est le point où la particule est au repos, mais est infiniment loin de lautre particule. Donc lénergie négative représente le fait que pour  » libre « la particule du potentiel central vous oblige à ajouter de lénergie. Cela revient souvent à la mécanique quantique – lénergie de létat fondamental de latome dhydrogène est de -13,6 eV.

Comme le souligne une autre réponse, une constante peut être ajoutée à lénergie potentielle sans affecter les équations du mouvement. Souvent, nous imposons la condition aux limites que lénergie potentielle est nulle « à linfini ».

Pour le cas dune force gravitationnelle (attractive) centrale, imposer la condition aux limites « zéro à linfini » signifie que la gravitation lénergie potentielle est négative pour $ r $ non nulle.

Puisque lénergie cinétique est toujours positive, il est possible que lénergie totale de la particule puisse être négative, nulle, ou positive.

Considérant un mouvement purement radial:

• Si lénergie totale est positive, la particule pourrait « séchapper à linfini » avec une vitesse non nulle.
• Si lénergie totale est nulle, la particule pourrait « arriver à linfini » avec une vitesse exactement nulle.
• Si lénergie totale est négative, la particule est liée dans le sens où elle ne peut pas dépasser un certain fini distance $ r_ {max} $

Considérant le mouvement 2D:

• Si lénergie totale est positive, la trajectoire de la particule est une hyperbole.
• Si l énergie totale est nulle, la trajectoire de la particule ry est une parabole.
• Si lénergie totale est négative, la trajectoire de la particule est une ellipse.

Puisquun cercle est une ellipse dégénérée, il sensuit que lénergie totale doit être négative pour une orbite circulaire.

Vous avez cette quantité négative car vous devez choisir un zéro point pour lénergie. Cest une sorte de besoin dun costant arbitraire. Mais une autre chose importante est que le système que vous envisagez est un système hérité. Maintenant je vous dis ce que cest: un système hérité est un système particulier où une force opère avec une grande puissance, donc pour séparer les deux objets du système, vous devez obtenir un travail dans la même direction, avec la même valeur de la le travail du système MAIS dans le contraire contre. Cest la seule façon de séparer les deux objets! Chaque système hérité a des propriétés particulières et une quil vient de dire. Une autre propriété dont nous pouvons parler est que lénergie potentielle prévaut sur lénergie cinétique, de sorte que lénergie essaie de tout amener dun côté particulier du système dans lequel fonctionne. Si vous avez besoin dun exemple, le plus simple est la rotation de la terre autour du soleil: cest une rotation continue, rien ne peut changer radicalement cet état de mouvement car la force opérant entre eux est trop puissante et le système constitue un système hérité. Jespère avoir été plus simple et plus complète dans mon explication.

Fondamentalement, lénergie négative ne signifie pas quelle est inférieure à zéro. Cela implique simplement que lobjet en orbite a besoin de cette quantité dénergie pour être ajouté afin de parvenir à un équilibre stable Ou disons zéro énergie