Energia potencial gravitacional: características e cálculo

O que é energia potencial gravitacional? Como calculá-la? Aprenda mais sobre energia nesta aula de Física para o Enem!

Nessa aula você irá aprender a importância da altura em relação à quantidade de energia potencial gravitacional de um corpo. Aprenderá ainda como pode ser calculada e qual sua relação com a energia cinética. Fique com a gente e revise tudo o que você precisa saber sobre o assunto para arrebentar em Física no Enem e nos vestibulares!

O que é energia potencial gravitacional

A Terra pode exercer força de atração sobre um corpo posicionado a uma altura relativamente próxima da superfície terrestre, movimentando-o graças à atração gravitacional. A energia associada a esse corpo é chamada energia potencial gravitacional.

Para entender como essa energia funciona, vamos considerar um corpo de massa m, a altura h do solo, sob ação da força peso P. Veja no esquema abaixo:

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aula de energia potencial

A energia potencial do corpo m é igual ao trabalho que a força peso faz no deslocamento h. Sendo assim, matematicamente temos:

T = F.∆s

T = P. h

T = m.g.h

Sendo o trabalho igual a energia potencial gravitacional temos:

T = Ep

Ep = m.g.h

Assim como o Trabalho realizado por um corpo, a energia potencial também é medida em Joules (o mesmo que Newton.metro).

Características da energia potencial gravitacional

Fácil, não é mesmo? Mas, você não pode bobear e confundir as coisas. Por isso, fique atento(a) a algumas observações a respeito dessa nova expressão. A energia potencial gravitacional:

  • Mede energia armazenada, que eventualmente pode ser convertida em outro tipo de energia. Se o corpo for abandonado de certa altura, a energia potencial será convertida em energia cinética, uma vez que a queda é um movimento. É importante ter em mente que diferentes tipos de energia podem se converter em outros tipos;
  • Depende da adoção de uma posição de referência. Por exemplo, se um prato estiver em uma prateleira de um armário, podemos adotar como nível de referência a altura dessa prateleira em relação ao solo. Lembre-se que no solo a energia é nula;
  • Pode admitir valores negativos. No exemplo acima, se o corpo estivesse no fundo de um poço e adotando o nível do solo como referência, o trabalho da força peso seria negativo assim como a energia potencial associada e ele;
  • O cálculo da energia potencial não é tão importante quanto sua variação, pois é essa variação que leva à transformação desse tipo de energia em outra.

Aplicação da energia potencial gravitacional

Onde poderíamos aplicar esse tipo de energia? A tirolesa é um exemplo de como a energia é transformada. Na tirolesa as pessoas sobem a determinada altura e se jogam presas a um cabo esticado entre dois pontos com alturas distintas.

Assim a energia potencial gravitacional das pessoas que se jogam converte-se em energia cinética. A medida que se deslocam nessa linha, a energia potencial diminui, pois elas estão ficando mais próximas do solo. Já a energia cinética aumenta, pois a velocidade também aumenta.

Para entender melhor, vejamos um exemplo numérico:

Um objeto de massa 200 gramas é solto do alto de um balão distante do solo 50m. Calcule a energia potencial gravitacional desse objeto utilizando para aceleração da gravidade 9,8 m/s²

Resolução:

Massa 200g = 0,2 kg

g = 9,8 m/s²

altura = 50m

Aplicando os valores na fórmula temos:

Ep = 0,2 . 9,8 . 50 = 98 J

Videoaula

Por fim, para fixar melhor o que você aprendeu, veja a videoaula do nosso canal sobre o assunto:

Exercícios

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Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.

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