Warum zeigt die Energieformel des Gravitationspotentials an, dass schwerere Massen am selben Punkt im Feld niedrigere Potentiale haben?

U = G M M E R

Intuitiv scheint es, dass je weiter zwei Objekte entfernt sind, desto größer ist ihr Gravitationspotential, und dies wird durch die Formel für das Gravitationspotential bestätigt. Je größer r ist, desto näher wäre der Wert an Null, wobei Null der Höchstpunkt ist.

Dieselbe Formel scheint jedoch auch zu besagen, dass, wenn zwei Objekte von einem Körper wie der Erde genau gleich weit entfernt sind, aber unterschiedliche Massen haben, dasjenige mit der geringeren Masse ein größeres Gravitationspotential hätte. Die schwerere Masse hätte die höhere absolute Magnitude, wäre aber aufgrund des negativen Vorzeichens die kleinere Zahl. Da jedoch mehr Energie erforderlich ist, um dieses schwerere Objekt um die gleiche Entfernung zu bewegen, würden Sie erwarten, dass es ein höheres Gravitationspotential hat.

Warum spiegelt sich das nicht in der Formel wider oder habe ich das nur falsch interpretiert? Je größer die Masse und je größer der Radius zwischen den beiden Objekten, desto größer ist nach meinem Verständnis ihr Gravitationspotential. Aber es scheint, dass die Formel nur eine davon als wahr ergibt.

Danke

Schwerere Massen haben ein negativeres Potential. Sie müssen also mehr Arbeit leisten, um sie auf unendlich (null) zu bringen.
@BowlOfRed das sollte eine Antwort sein (vorzugsweise mit ein paar weiteren Erklärungssätzen, aber es ist technisch selbst eine gültige Antwort)

Antworten (1)

Sie haben bereits die Idee, dass sich der Nullpunkt der potentiellen Energie in einer "unendlichen" Entfernung befindet. Daraus sehen wir, dass die potentielle Energie abnimmt, wenn sich die Massen einander nähern. Wenn wir sie bis zu diesem Punkt fallen lassen, wird die Reduzierung in G P U entspricht genau einer Zunahme von K E .

Wenn die K E zerstreut würden, würde es Arbeit erfordern, die Objekte wieder in eine unendliche Entfernung voneinander zu bewegen. Der Arbeitsaufwand wäre größer, wenn die Objekte zu Beginn näher beieinander lägen oder wenn die Objekte massiver wären.

Das aktuelle Potential des Systems ist also negativer (niedriger), wenn größere Massen im System sind, als wenn kleinere Massen im System sind.