Energia potencial gravitacional é uma grandeza escalar, medida em joules, que mensura a quantidade de energia atribuída a um corpo de certa massa que se encontre a uma determinada altura em relação ao chão. A fórmula utilizada para calculá-la é obtida a partir da lei da gravitação universal de Isaac Newton, por isso faz parte das equações usadas para descrever todos os tipos de interações gravitacionais. Show
Veja também: Cinco coisas que você precisa saber sobre as leis de Newton O que é energia potencial gravitacional?Energia potencial gravitacional é uma forma de energia associada à altura em que um corpo se encontra em uma região de campo gravitacional não nulo. A presença de um campo gravitacional atribui energia potencial gravitacional a todo corpo que possui massa e que possui alguma altura em relação à massa que produz a gravidade na região. Ela pode ser calculada por meio de uma fórmula bastante simples, determinada pelo produto entre as grandezas massa, aceleração da gravidade e altura, assim como é mostrado a seguir: m – massa do corpo (kg) g – aceleração da gravidade (m/s²) h – altura (m) A unidade de medida da energia potencial gravitacional, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é o joule (J). → Exemplo Deseja-se calcular a intensidade da energia potencial gravitacional sobre um corpo de 1 kg que se encontra a uma altura de 10 metros, em uma região da Terra em que a aceleração da gravidade é de aproximadamente 9,8 m/s²: Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Fórmula da energia potencial gravitacionalA fórmula utilizada para calcular a energia potencial gravitacional é derivada da definição de trabalho, ou seja, a energia potencial gravitacional é equivalente ao trabalho realizado para elevar um objeto do solo até uma altura h. Além disso, a definição mais fundamental de energia potencial gravitacional tem origem na lei da gravitação universal, desenvolvida pelo físico inglês Isaac Newton. Quanto maior é a nossa altura em relação ao chão, maior é a nossa energia potencial gravitacional.De acordo com a lei da gravitação universal, a força peso, produzida pela gravidade, é exclusivamente atrativa e atua sobre uma linha imaginária que passa pelos centros de massa de dois corpos de massas M e m. Ela é também inversamente proporcional ao inverso do quadrado da distância d que separa esses dois corpos. Pode ser expressa desta forma: G – constante da gravitação universal (6,67408.10-11 N. kg²/m²) Ainda de acordo com a lei mostrada acima, é possível obter uma expressão para calcular a energia potencial gravitacional, a saber: Leia também: O que é força? Energia potencial elásticaEnergia potencial elástica é um tipo de energia potencial, assim como a energia potencial gravitacional. Isso indica que essa é uma forma de energia que pode ser armazenada e posteriormente transformada em outras formas de energia. A energia potencial elástica tem origem na deformação de corpos que tendem a voltar ao seu formato original depois de deformados. Nesse sentido, essa forma de energia depende de uma característica chamada constante elástica, bem como da elongação ou deformação do corpo. A fórmula utilizada para calcular a energia potencial elástica é a seguinte: k – constante elástica (N/m) x – deformação do corpo (m) Exercícios resolvidos sobre energia potencial gravitacionalQuestão 1 — Calcule qual é o módulo da energia potencial gravitacional que um corpo de 5 kg apresenta quando disposto em uma altura de 10 metros em relação ao solo. Considere a gravidade local como g = 9,8 m/s². a) 180 J b) 490 J c) 250 J d) 150 I Resolução: Para fazermos o cálculo, é necessário que se multipliquem as grandezas apresentadas: massa, gravidade e altura. Com base no cálculo, descobrimos que a energia potencial gravitacional armazenada nesse corpo é igual a 490 J e que, portanto, a alternativa correta é a letra B. Questão 2 — Calcule a altura necessária para que um corpo de 2,5 kg apresente uma energia potencial gravitacional de 500 J. Considere a gravidade local igual a 10 m/s². a) 50 m b) 30 m c) 20 m d) 15 m Resolução: Para calcular a altura em que o corpo se encontra, precisamos utilizar a fórmula da energia potencial gravitacional. Com base no resultado obtido, determinamos que a alternativa correta é a letra C. O que vai acontecer com a energia cinética de um carro se a sua velocidade ficar quatro vezes maior?Gabarito: B. A energia cinética é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade. Sendo assim, se a velocidade dobrar (mantendo constante a massa) a energia cinética do carro ficará quatro vezes maior.
Como saber se a energia cinética aumenta ou diminui?O Trabalho da resultante das forças agentes em um corpo, em determinado deslocamento, mede a variação de energia cinética ocorrida nesse deslocamento. - Se a resultante realiza um trabalho motor (τ > 0), a energia cinética aumenta. - Se a resultante realiza um trabalho resistente (τ < 0), a energia cinética diminui.
O que acontece quando a energia cinética de uma moto se sua velocidade dobrar?A partir disso, conclui-se que se duplicarmos a massa de um corpo, mantendo sua velocidade, a sua energia cinética também irá duplicar. Por outro lado, a velocidade está elevada ao quadrado, então se o seu valor duplicar e sua massa permanecer constante, a energia cinética será quadruplicada.
Quando uma pessoa desce uma escada com velocidade constante sua energia mecânica diminui?Resposta correta: d) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui. A energia cinética depende da massa e da velocidade, como não mudam, a energia cinética se mantém constante. A energia potencial diminui, pois, depende da altura.
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