¿Por qué físicamente las cosas en general tienden a moverse hacia un valor potencial más bajo en un campo potencial? [duplicar]

Hay muchas respuestas en el sitio que discuten el movimiento de los electrones en un campo de potencial eléctrico. Consulte ¿ Por qué el voltaje se describe como energía potencial por carga?

pero también la masa tiende a moverse hacia un potencial gravitacional más bajo. Supongo entonces que las cosas en general tienden a moverse hacia un potencial más bajo cuando el potencial se define de modo que represente energía potencial. Sin embargo, a veces se usa "potencial" para un campo del que se puede derivar otro campo, generalmente tomando un gradiente.

Ver ¿Cuál es una definición general de física básica de un 'potencial'? para una discusión del término "potencial" en física.

Mi pregunta es:

¿Por qué físicamente las cosas en general tienden a moverse hacia un valor potencial más bajo en un campo potencial?

¿Lo hacen en general? ¿Existe una ley física? ¿Hay una explicación física básica? Sé que hay explicaciones matemáticas. ¿El potencial tiene que definirse como energía potencial para que esto sea cierto? Esto también tiene que ser cierto si un campo puede derivarse de otro campo potencial. Etc. ..

Generalmente, una fuerza es menos el gradiente del potencial. Si un cuerpo no está en un punto extremo de un potencial experimentará una fuerza que estará dirigida hacia un punto mínimo.
Esto sigue siendo básicamente un argumento matemático: ¿Por qué "... experimentará una fuerza que se dirigirá hacia un punto mínimo".
@ John Rennie Acabo de mirar eso y creo que no son lo mismo, aunque se acercan. Espero que esta pregunta genere diferentes respuestas más estrechamente relacionadas con la definición física de "campo potencial" en lugar de "energía potencial".
No existe una ley física porque el potencial y la energía potencial son literalmente antiderivadas. Las fuerzas son físicas y la energía es solo matemáticas construidas sobre la fuerza (sí, lo sé, en los cursos de nivel superior, es la energía la que se vuelve fundamental y tal vez incluso física según muchos). De todos modos, al igual que puedes crear una función antiderivada ∫ a X F ( X ) d X en el cálculo de una sola variable, puede crear una función de energía potencial (antiderivada) en física a partir de la fuerza exactamente de la misma manera. No hay ninguna ley que nos obligue a utilizar estas matemáticas. Podríamos olvidarnos de la energía

Respuestas (1)

Para ser franco, es simplemente una definición. No hay entrada física, podríamos definirlo fácilmente para que los objetos tiendan a moverse hacia los máximos. Podríamos definir el potencial tal que la fuerza que modela es F = ∇ V .

Tiendo a pensar que la razón por la que elegimos modelar cosas que se mueven hacia mínimos es para que podamos imaginar gráficamente una bola que reside en la curva de potencial, deslizándose hacia abajo debido a una aceleración gravitacional uniforme. Ayuda a generar intuición para saber qué puntos son equilibrios estables/inestables.

Para reiterar, hasta donde yo sé, no hay absolutamente ninguna razón física para que los objetos se muevan hacia mínimos de potenciales. Todo es definición para que podamos modelar la dinámica. De la misma manera que la Segunda Ley de Newton F = metro a es una definición de fuerza. Necesitamos definir las cosas antes de comenzar a modelar cualquier cosa, y siempre habrá una ambigüedad cuando hagas esto.

¡Lamento no poder darte la respuesta que quieres!

Estoy de acuerdo en que la energía potencial tu podría haberse definido de modo que la fuerza F → apunta hacia arriba de la función de energía. Y solo para agregar otra razón para el signo menos. Usas ese signo menos en la definición de tu de modo que la energía total mi es k + tu . Sin ese signo menos, la energía se definiría como k − tu . Pero esto es solo una motivación estética para tu motivación más física.
¿Por qué físicamente las cosas en general tienden a moverse hacia un valor potencial más bajo en un campo potencial? [duplicar]
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