軌道システムの総エネルギーが負になるのはなぜですか？

負のエネルギーは、エネルギーのゼロ点を選択します。計算では、無限大になるように選択しました。システムのエネルギーがゼロになるように、潜在的なエネルギーのゼロ点を選択することもできます。エネルギーの変化のみが一般的に意味があります。

これを考慮してください：このシステムにエネルギーを追加するとどうなりますか？それはゼロに近づき、私たちにとってゼロは粒子が静止しているポイントですが、無限に遠くにあります他の粒子から。したがって、負のエネルギーは、中心ポテンシャルから粒子を解放するには、エネルギーを追加する必要があります。これは量子力学でよく起こります。水素原子の基底状態のエネルギーは-13.6eVです。

別の答えが指摘しているように、運動方程式に影響を与えることなく、定数をポテンシャルエネルギーに追加することができます。多くの場合、潜在的なエネルギーが「無限大で」ゼロであるという境界条件を課します。

中心重力（引力）の場合、「無限大でゼロ」の境界条件を課すことは、重力がゼロ以外の$ r $の場合、潜在的なエネルギーは負になります。

運動エネルギーは常に正であるため、粒子の合計エネルギーは負、ゼロ、または正。

純粋に放射状の動きを考慮する：

• 総エネルギーが正の場合、粒子はゼロ以外の速度で「無限に逃げる」可能性があります。
• 総エネルギーがゼロの場合、粒子は正確にゼロの速度で「無限大に到達」する可能性があります。
• 総エネルギーが負の場合、粒子は有限を超えることができないという意味で拘束されます。距離$ r_ {max} $

2Dモーションの検討：

• 総エネルギーが正の場合、粒子の軌道はハイパーボラです。
• 総エネルギーがゼロの場合、粒子の軌道ryは放物線です。
• 総エネルギーが負の場合、粒子の軌道は楕円になります。

円は縮退した楕円であるため、次のようになります。円軌道の場合、総エネルギーは負である必要があります。

ゼロを選択する必要があるため、この負の量があります。エネルギーのポイント。それは、恣意的なコストの一種の必要性です。しかし、もう1つの重要なことは、検討しているシステムがレガシーシステムであるということです。さて、それが何であるかをお話しします。レガシーシステムは、力が大きな力で作用する特定のシステムです。したがって、システムの2つのオブジェクトを分離するには、同じ方向で同じ値の作業を行う必要があります。システムの動作は逆ですが、これは2つのオブジェクトを分離する唯一の方法です！すべてのレガシーシステムには、いくつかの特定のプロパティと1つのプロパティがあります。私たちが話すことができるもう1つの特性は、位置エネルギーが運動エネルギーに優勢であるため、エネルギーはすべてを動作しているシステムの特定の側に到達させようとすることです。例が必要な場合、より単純なものは太陽の周りの地球の自転です。それは連続回転です。それらの間で作用する力が強すぎて、システムがレガシーシステムを構成するため、この運動状態を根本的に変えることはできません。

基本的に負のエネルギーは、それが以下であるという意味ではありません。ゼロ。これは、軌道を回るオブジェクトが安定した平衡状態になるように、その量のエネルギーを追加する必要があることを意味します。つまり、ゼロエネルギーと言います