A energia potencial gravitacional é uma forma de energia potencial que está associada à altura de um corpo em relação a uma região com campo gravitacional. Ela pode ser calculada pelo produto entre a massa do objeto, a altura em que ele está e a aceleração da gravidade.
Leia também: Energia potencial elétrica — a energia que necessita da interação entre cargas elétricas para existir
Resumo sobre energia potencial gravitacional
- A energia potencial gravitacional é a grandeza física escalar que está relacionada com a altura de um corpo em relação a uma região com campo gravitacional.
- A unidade de medida da energia potencial gravitacional é o Joule.
- A energia potencial gravitacional é calculada pela seguinte fórmula:
- Na Física, as energias sempre são conservadas, nunca podendo ser geradas ou destruídas.
- É possível transformarmos a energia potencial gravitacional em energia cinética.
- A energia potencial gravitacional é inversamente proporcional à energia cinética.
- Diferentemente da energia potencial gravitacional, que se relaciona a uma variação de altura, a energia potencial elástica está intimamente ligada à ação das molas sobre os corpos.
O que é energia potencial gravitacional?
A energia potencial gravitacional é uma grandeza física escalar relacionada à atração gravitacional terrestre sobre os corpos quando eles sofrem variações de altura. Ela é uma das formas de energia potencial, junto da energia potencial elástica.
De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), sua unidade de medida é o Joule, representado pela letra J em homenagem ao físico James Prescott Joule, descobridor do efeito Joule, que trata da transformação da energia elétrica em calor.
→ Exemplos de energia potencial gravitacional
Em nosso cotidiano, existem diversas situações em que a energia potencial gravitacional atua sobre os corpos, por exemplo:
- quando estamos em um avião distante do solo;
- quando os astronautas estão subindo em ônibus espaciais;
- quando o carro está subindo uma colina, montanha ou serra;
- ao pular do chão ou em trampolins;
- ao subir de elevador;
- ao jogar uma bola para o alto.
Fórmula da energia potencial gravitacional
- Epg → energia potencial gravitacional, medida em Joule J.
- m → massa, medida em quilograma [kg].
- g → aceleração da gravidade, que vale aproximadamente 9,8 m/s2.
- h → altura, medida em metros [m].
Exemplo:
Qual a energia potencial gravitacional sofrida por um corpo de 60 kg que está a uma altura de 5 metros do solo onde a gravidade local é de
Resolução:
Para encontrarmos o valor da energia potencial gravitacional, utilizaremos sua fórmula:
A energia potencial gravitacional do corpo é de 3000 Joules.
Transformação da energia potencial gravitacional
A energia potencial gravitacional obedece ao princípio de conservação da energia, o qual determina que a energia é sempre transformada, mas nunca criada ou destruída. Em razão disso, ela é comumentemente transformada em energia cinética, produzindo o movimento dos corpos.
Na imagem a seguir, podemos ver que por causa do movimento inicial do bicicleteiro, ele conseguiu subir a colina, com isso houve conversão de energia cinética em energia potencial gravitacional. Posteriormente, a altura em que ele estava gerou o seu movimento final, onde a energia potencial gravitacional se transformou novamente em energia cinética.
Outro exemplo é o funcionamento das usinas hidrelétricas, que se dá por meio da conservação da energia potencial gravitacional em energia cinética.
Sendo assim, a energia potencial gravitacional é considerada inversamente proporcional à energia cinética, já que uma se converte completamente na outra. À medida que aumentamos a energia potencial gravitacional, a energia cinética diminui e vice-versa.
Saiba mais: Conservação da energia mecânica — outra lei que decorre do princípio de conservação da energia
Diferenças entre energia potencial gravitacional e energia potencial elástica
A energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica são formas de energia potencial bem distintas. Enquanto a energia potencial gravitacional é a energia relacionada à variação de altura, a energia potencial elástica está relacionada às molas e sua ação sobre os corpos.
Exercícios resolvidos sobre energia potencial gravitacional
Questão 1
Qual o valor da energia potencial gravitacional de um corpo de 120 kg posicionado a uma altura de 50 m acima do solo? Considere a aceleração da gravidade como 10ms2.
A) 6 J
B) 60 J
C) 600 J
D) 6000 J
E) 60 000 J
Resolução:
Alternativa E
Para encontrarmos a energia potencial gravitacional, usaremos a sua fórmula:
Questão 2
(IFSP) Um atleta de salto com vara, durante sua corrida para transpor o obstáculo à sua frente, transforma a sua energia _____________ em energia ____________ por causa do ganho de altura e, consequentemente, ao/à _____________ de sua velocidade.
As lacunas do texto acima são, correta e respectivamente, preenchidas por:
A) potencial – cinética – aumento
B) térmica – potencial – diminuição
C) cinética – potencial – diminuição
D) cinética – térmica – aumento
E) térmica – cinética – aumento
Resolução:
Alternativa C
Nesse caso, a energia cinética se converte em energia potencial gravitacional.
Por Pâmella Raphaella Melo
Professora de Física