Potenzielle Energie im Erdmittelpunkt gleich +/- unendlich?

3 Antworten

Wenn Du Dir die Erde als Punktmasse vorstellst (gesamte Masse im Mittelpunkt konzentriert), so ist die potentielle Energie dort tatsächlich "minus unendlich". Eine Masse würde unendlich stark beschleunigt werden, weil die Gravitationskraft wie 1/(r^2) geht und im Nenner dann eine Null stünde.

Da die Erde allerdings ausgedehnt ist, ist die potentielle Energie dort eher "null" und ein Körper würde netto überhaupt keine Kraft erfahren.

Potentiale setzt man gemeinhin für "r -> unendlich" auf null. Somit ist jedes Gravitationspotential in endlichem Abstand zu einer Masse negativ.

m * g * h gilt im übrigen nur im homogenen Gravitationsfeld (näherungsweise "in der Nähe der Erdoberfläche"). Sobald der Abstand zum Gravitationszentrum eine Rolle spielt, handelt es sich um das Gravitationsfeld einer Punktmasse.


atoemlein  13.12.2015, 11:06

Genau. Es kommt drauf an, ob man es mathematisch definiert oder realistisch. Und ob man mit Punktmassen oder ausgedehnten Körpern rechnet. Und wie man "minus unendlich" interpretierten soll.
Real ist die potentielle Energie einer Testmasse im Erdmittelpunkt tatsächlich null. Sie erfährt keine Kraft (bzw. alle Kräfte heben sich auf) und demnach erfährt der Körper auch keine Beschleunigung. Oder wohhin sollte er denn beschleunigt werden? Er ist schon im tiefsten Punkt des Gravitationspotentials.

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Du kannst auch wenn du auf einem stuhl sitzt sagen, dass du die höhe 0, und damit keine potentielle Energien besitzt. Das liegt daran, dass die potentielle (und auch die kinetische) Energie nur in Abhängigkeit eines Bezugssystems funktionieren. Das kann dein Fußboden, aber auch der Erdmittelpunkt sein.

Die potentielle Energie bezieht sich immer auf eine Bezugsposition. Insofern ist sie immer nur bis auf eine additive Konstante bestimmt.