Woher kommt Energie in einem Feld?

Betrachten wir ein Beispiel für Energie im Gravitationsfeld der Erde.

Wenn wir einen Ball irgendwo in dieses Feld legen, beginnt der Ball aufgrund der auf ihn ausgeübten Gravitationskraft zu beschleunigen.

Gravitationspotentialenergie (GPE) wird in kinetische Energie umgewandelt. Aber warum scheint dieses GPE nur zu existieren, wenn ich den Ball in das Gravitationsfeld einführe? Erstelle ich dieses GPE irgendwo?

Auch zu meiner zweiten Frage: Wenn das Gravitationsfeld beim Beschleunigen des Balls arbeitet, muss es Energie verlieren, um diese Arbeit zu leisten. Woher kommt all diese benötigte Energie?

Aus all diesen Überlegungen komme ich zu dem Schluss, dass ein Feld eine Art Zauberei mit unendlich viel Energie ist, die auf darin platzierte Objekte übertragen werden kann. Ich bin verwirrt – mir wurde beigebracht, dass Energie nicht erschaffen werden kann.

Woher kam in diesem Fall die potenzielle Gravitationsenergie (und ihre anschließende Umwandlung in kinetische Energie)? Und weiter gefasst, woher kommen die anderen Arten von potenzieller Energie, nachdem Objekte in geeigneter Weise in Wechselwirkung mit diesen Feldern gebracht wurden (z. B. elektrische, magnetische, schwache und starke Felder)?

Während wir Ihnen sagen, dass es Ihnen frei steht, jede Null potentieller Energie zu wählen (und dies gilt für die Zwecke von Arbeitsproblemen), gibt es einen Sinn, in dem die richtigste Null alle Objekte sind, die unendlich weit voneinander entfernt sind.

Antworten (1)

Soweit ich dieses Problem verstehe, ist "GPE scheint nur zu existieren, wenn ich den Ball in das Gravitationsfeld einführe" eine korrekte Aussage. Wie Sie sagten "Sie führen den Ball ein", also erledigen Sie zuerst die Arbeit, die in GPE umgewandelt wird, und dann arbeitet GPE daran, den Ball zu beschleunigen. Ich glaube nicht, dass eine Kugel irgendwo im Gravitationsfeld der Erde erscheinen kann, ohne dass jemand sie dort ablegt und dadurch die erforderliche Energie einbringt.

Und wenn „der Ball immer da war“, dann war auch die GPE „immer da“.