Saltar al contenido

Energía Potencial Gravitatoria

Como habrás adivinado, la energía potencial gravitatoria es la energía que esta asociada con la gravedad.

En este articulo, aprenderá qué es la energía gravitatoria, la ecuación que usamos para calcularlo y cómo usar esa ecuación. Veremos algunos ejemplos de la vida real para que pueda ver cómo funciona.

¿Qué es la gravedad?

La gravedad es la fuerza con la que los cuerpos se atraen. Básicamente, es la fuerza que actúa impidiendo que flotemos y nos mantiene unido a la tierra. Uno de los efectos de la gravedad, es conseguir desacelerar cualquier cuerpo que lancemos hacia arriba. De hecho, crea el efecto contrario cuando el objeto para y comienza su caída. En este caso, la gravedad conseguirá atraerlo hacia la tierra a una mayor velocidad.

Los árboles, el agua, los animales, los edificios y el aire que respiramos se mantienen aquí por la gravedad. Los planetas, las lunas y las estrellas en el universo tienen gravedad. Incluso nuestros propios cuerpos tienen gravedad. La gravedad de la Tierra es mucho más fuerte que la nuestra, por lo que no notamos la gravedad que tienen nuestros cuerpos.

¿Qué es la energía potencial gravitatoria?

La energía potencial gravitatoria es la energía almacenada que tiene un cuerpo por estar situado a una cierta altura sobre la superficie terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), de la gravedad (g) y de la altura sobre la superficie (h).

En términos generales, podemos decir que si un cuerpo se aleja del centro de la Tierra, su energía potencial gravitatoria aumenta. En cambio, al disminuir la distancia al centro de la Tierra, la energía potencial gravitatoria del cuerpo disminuye.

que es la energia potencial gravitacional
La altura de un objeto sobre el suelo le da energía gravitacional.

Es importante tener en cuenta que cuanto más pesado es el objeto, mayor es su energía potencial.

Formula de la energía potencial gravitatoria

Aquí está la ecuación para calcular el cambio en la energía potencial gravitacional:

energia potencial gravitacional formula

Donde:
Ep, es la energía potencial gravitacional
m, es la masa
g, es la aceleración de la gravedad
h, es la altura

Unidades de medida de la energía gravitatoria

La energía potencial se mide en Julios (J), la masa en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado (m/s2) y la altura en metros (m).

¿Qué causa la energía gravitatoria?

Los sistemas pueden aumentar la energía gravitatoria a medida que la masa se aleja del centro de la Tierra u otros objetos que son lo suficientemente grandes como para producir grandes cantidades de gravedad (como nuestro Sol, los planetas y las estrellas).

energia potencial gravitatoria ejemplos
Un péndulo convierte la energía potencial de la gravedad en energía cinética y viceversa.

Características de la Energía Potencial Gravitatoria

La energía potencial gravitatoria cumple con las siguientes características:

  • Para que exista energía gravitatoria tiene que existir la gravedad. Sin gravedad, todas las posiciones de un objeto serían equivalentes.
  • El valor de la energía potencial en un punto es relativo. Depende del nivel de referencia elegido para la altura
  • Puede ser positiva o negativa, según donde se sitúe el nivel 0 de altura
  • La variación de energía potencial ∆Ep entre dos puntos es un valor absoluto, que coincide con el trabajo necesario para llevar el cuerpo desde el primer punto hasta el segundo y es independiente del sistema de referencia elegido
  • A mayor altura se incrementa la energía gravitacional
  • La expresión Ep = m·g·h sólo es válida para alturas pequeñas, donde podemos considerar g constante ya que, en realidad, g varía con la altura

¿Por qué la Energía Gravitatoria es Negativa?

Ejemplos de Energía Potencial Gravitatoria

Existen diferentes ejemplos de energía gravitacional, estos son algunos ejemplos en la vida cotidiana:

Una roca al borde de un acantilado

Una roca al borde de un acantilado posee energía potencial. La energía potencial en esa roca se debe a su posición. Como ya sabemos, la energía almacenada en un objeto debido a su altura se conoce como energía potencial gravitacional; por lo tanto, podemos decir que la energía presente en la roca será energía potencial gravitatoria. Y del mismo modo, si alguien empuja esa roca por el acantilado, la misma energía potencial se convertirá en energía cinética. Entonces, la próxima vez que viaje a las montañas y vea una roca descansando en el borde de un acantilado, recuerde que tiene algo de energía almacenada en forma de energía potencial gravitatoria.

Nieve

¿Alguna vez has visto las montañas nevadas que se ven tan tranquilas? Cuando empieza a nevar, la nieve comienza a cubrir las montañas. La nieve que está en reposo tiene cierta cantidad de energía potencial. Dado que estas montañas están presentes a cierta altura, esta energía potencial se puede clasificar como energía potencial gravitatoria. Cuando empieza a nevar de nuevo, esta cubierta de nieve se rompe, lo que resulta en una avalancha de nieve.

Montaña rusa

Cuando un vagón se sostiene en la cima de una montaña rusa justo antes de que se le permita hacer una caída libre, contiene cierta cantidad de energía potencial. En el punto más alto de la montaña rusa, el vagón se mantiene quieto durante unos segundos, la energía contenida en el carro debido a la altura y el peso de las personas sentadas en el vagón se llama energía potencial gravitatoria. Cuanto mayor sea el número de personas que viajan en el vagón, más será la energía potencial gravitatoria. Cuando el vagón empieza a deslizarse en la pista, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.

Nadador

Antes de sumergirse en el agua, los nadadores siempre se paran en el trampolín y se estiran. Mientras los nadadores están parados en el trampolín, tienen cierta cantidad de energía gravitatoria. Tan pronto como se sumergen en el agua, esta energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética. Esta es la razón por la cual los nadadores dan un salto mientras bucean para obtener una cantidad máxima de energía potencial gravitatoria, que se convertirá en energía cinética. Cuanta más energía cinética, más fácil será cortar la viscosidad del agua en la piscina.

Entonces:

La energía potencial gravitatoria es la energía potencial almacenada en un objeto en función de su distancia con la Tierra.

La energía potencial es la energía que se almacena en un objeto o sustancia. Entonces la energía gravitatoria es una forma de energía potencial.

La Tierra, el Sol, los planetas y las estrellas producen grandes cantidades de gravedad.

¿Sabias que?

Cuando subes en una montaña rusa, es posible que experimentes una “microgravedad”, lo que significa que caes a la misma velocidad que el vehículo en el que viajas.

Resumen rápido

La energía gravitatoria es energía potencial almacenada en un objeto basado en su posición alta en comparación con una posición más baja.

Otros tipos de energía: