Warum tendieren Dinge physikalisch im Allgemeinen dazu, sich in einem potentiellen Feld auf einen niedrigeren potentiellen Wert zuzubewegen? [Duplikat]

Es gibt viele Antworten auf der Website, die die Bewegung von Elektronen in einem elektrischen Potentialfeld diskutieren, siehe Warum wird Spannung als potentielle Energie pro Ladung beschrieben?

aber auch die Masse tendiert dazu, sich zu einem niedrigeren Gravitationspotential zu bewegen. Ich gehe also davon aus, dass sich die Dinge im Allgemeinen in Richtung eines niedrigeren Potentials bewegen, wenn das Potential so definiert ist, dass es potentielle Energie darstellt. Manchmal wird jedoch "Potenzial" für ein Feld verwendet, aus dem ein anderes Feld abgeleitet werden kann, normalerweise durch Nehmen eines Gradienten.

Siehe Was ist eine grundlegende physikalische Definition eines „Potentials“? für eine Diskussion des Begriffs "Potenzial" in der Physik.

Meine Frage ist:

Warum tendieren Dinge physikalisch im Allgemeinen dazu, sich in einem potentiellen Feld auf einen niedrigeren potentiellen Wert zuzubewegen?

Haben sie im Allgemeinen? Gibt es ein physikalisches Gesetz? Gibt es eine grundlegende physikalische Erklärung? Ich weiß, dass es mathematische Erklärungen gibt. Muss das Potential als potentielle Energie definiert werden, damit dies zutrifft? Das muss auch gelten, wenn ein Feld aus einem anderen Potentialfeld abgeleitet werden kann. Usw. ..

Im Allgemeinen ist eine Kraft minus dem Gradienten des Potentials. Wenn sich ein Körper nicht in einem Extremalpunkt eines Potentials befindet, erfährt er eine Kraft, die auf einen Minimalpunkt gerichtet ist.
Dies ist im Grunde immer noch ein mathematisches Argument: Warum wird es " ... eine Kraft erfahren, die auf einen minimalen Punkt gerichtet ist. "
@ John Rennie Ich habe mir das gerade angesehen und ich denke, sie sind nicht gleich, obwohl sie nahe beieinander liegen. Ich hoffe, dass diese Frage zu unterschiedlichen Antworten führt, die enger mit der physikalischen Definition eines "potentiellen Feldes" als mit "potenzieller Energie" zusammenhängen.
Es gibt kein physikalisches Gesetz, weil Potential und potentielle Energie buchstäblich nur Stammfunktionen sind. Kräfte sind physikalisch und Energie ist nur Mathematik, die auf Kraft aufgebaut ist (ja, ich weiß, in Kursen der Oberstufe ist es Energie, die grundlegend und laut vielen vielleicht sogar physikalisch wird). Wie auch immer, genauso wie Sie eine Stammfunktion erstellen können ∫ A X F ( X ) D X In der Einvariablenrechnung können Sie in der Physik aus der Kraft auf genau dieselbe Weise eine potentielle Energiefunktion (Stammfunktion) erstellen. Es gibt kein Gesetz, das von uns verlangt, diese Mathematik anzuwenden. Wir könnten Energie vergessen

Antworten (1)

Ehrlich gesagt ist es nur eine Definition. Es gibt keinen physikalischen Input, wir könnten ihn leicht so definieren, dass Objekte dazu neigen, sich in Richtung Maximum zu bewegen. Wir könnten das Potential so definieren, dass die Kraft, die es modelliert, ist F = ∇ v .

Ich neige dazu zu glauben, dass wir uns dafür entschieden haben, die Dinge so zu modellieren, dass sie sich auf Minima zubewegen, damit wir uns bildlich einen Ball vorstellen können, der sich auf der Potenzialkurve befindet und aufgrund einer gleichmäßigen Gravitationsbeschleunigung nach unten rutscht. Es hilft beim Aufbau einer Intuition dafür, welche Punkte stabile/instabile Gleichgewichte sind.

Um es noch einmal zu wiederholen: Soweit ich weiß, gibt es absolut keinen physikalischen Grund dafür, dass sich Objekte auf Potentialminima zubewegen. Es ist alles Definition, damit wir Dynamik modellieren können. Genauso wie das zweite Newtonsche Gesetz F = M A ist eine Definition für Kraft. Wir müssen Dinge definieren, bevor wir anfangen, irgendetwas zu modellieren, und dabei wird es immer Unklarheiten geben.

Tut mir leid, dass ich dir nicht die gewünschte Antwort geben kann!

Ich stimme dieser potenziellen Energie zu U hätte so definiert werden können, dass die Kraft F → zeigt bergauf die Energiefunktion. Und um noch einen Grund für das Minuszeichen hinzuzufügen. Sie verwenden dieses Minuszeichen in der Definition von U so dass Gesamtenergie E Ist K + U . Ohne dieses Minuszeichen würde Energie definiert werden als K − U . Aber das ist nur eine ästhetische Motivation zu Ihrer eher körperlichen Motivation
Warum tendieren Dinge physikalisch im Allgemeinen dazu, sich in einem potentiellen Feld auf einen niedrigeren potentiellen Wert zuzubewegen? [Duplikat]
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