Energia potencial gravitacional

Podemos encontrar exemplos da utilização da energia potencial gravitacional em várias coisas do nosso cotidiano. Levantar o martelo para bater em um prego é um belo exemplo disso.

Sempre que elevamos algum objeto até certa altura, acabamos por armazenar uma energia, conhecida como energia potencial gravitacional. Entenda aqui como se calcula essa energia, quando ela é nula, e qual a diferença entre ela e a energia potencial elástica.

Fórmula

A energia potencial gravitacional está associada à posição de um corpo no campo gravitacional da terra. Em outras palavras, quando elevamos algum objeto a uma altura h a partir do solo, estamos aumentando a separação entre ele e o centro da Terra, ocasionando assim a realização de trabalho sobre o objeto. Com isso, o sistema objeto-Terra armazena essa energia em forma de energia potencial gravitacional.

Podemos dizer também que essa energia potencial pode ser transformada em energia cinética, ou seja, que pode produzir movimento. A fórmula a seguir é usada para se calcular a energia potencial gravitacional:

Sendo que:

  • Epg: energia potencial gravitacional;
  • m: a massa do objeto/corpo elevado;
  • g: o valor da gravidade;
  • h: altura à qual o objeto/corpo foi elevado.

Quando a energia potencial gravitacional é nula?

A energia potencial gravitacional será nula quando não houver variação na altura em relação ao solo. Desse modo, podemos dizer que todos os corpos ao nível do chão na Terra possuem energia potencial gravitacional nula.

Vamos observar agora alguns exemplos onde o cálculo da energia potencial gravitacional pode ser aplicado.

Exemplos da transformação da energia potencial gravitacional

Podemos encontrar no nosso dia a dia algumas transformações de energia potencial gravitacional em outro tipo de energia, principalmente cinética. Vamos ver alguns exemplos onde isso ocorre:

Hidrelétricas

Nas usinas hidrelétricas o rio é represado, sendo criado um reservatório. A água desse reservatório fica a certa altura em relação à turbina da usina. Essa altura armazena energia potencial gravitacional da água e, quando ela cai no duto que leva até a turbina, essa energia potencial é transformada em energia cinética, que faz a turbina girar, fazendo com que a turbina gere energia elétrica.

Montanha-russa

iStock

As montanhas-russas também são ótimos exemplos de transformação de energia potencial gravitacional. Quando o carrinho é elevado até um ponto e depois solto, dificilmente haverá a necessidade de um motor para elevar o carrinho novamente. É graças a essa transformação de energia que o carrinho consegue realizar um looping.

Existem outras formas de energia potencial além da gravitacional, como, por exemplo, a energia potencial elástica. Vamos entender a seguir qual a diferença entre elas.

Energia potencial gravitacional e elástica

A ideia das duas energias potenciais (gravitacional e elástica) é a mesma, ou seja, existe uma realização de trabalho o qual armazena uma energia no sistema, a qual pode ser transformada em outro tipo de energia como, por exemplo, a cinética. A diferença entre elas é a maneira como são armazenadas.

A energia potencial gravitacional está relacionada ao campo gravitacional terrestre. Já a energia potencial elástica depende do comprimento de uma mola e de sua constante. Além disso, a energia potencial elástica é armazenada quando a mola é deformada.

Vídeos sobre a energia potencial gravitacional

Para que você possa ter um melhor entendimento sobre o assunto estudado até o momento, veja as seguintes videoaulas!

Uma revisão sobre a energia potencial gravitacional

Esse vídeo é uma revisão sobre o conteúdo explorado aqui, além de apresentar alguns exemplos resolvidos.

Energia potencial gravitacional e elástica

Assim como nosso último tópico, esse vídeo também fala sobre a diferença entre os dois tipos de energia potencial comentados, a gravitacional e a elástica.

Exercícios resolvidos

E, para ter um ótimo desempenho em suas provas, segue um vídeo com alguns exercícios resolvidos.

Por fim, é importante que você revise sobre a força peso, energia cinética e energia mecânica. Assim, seus estudos ficarão mais completos!

Referências

As faces da física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães.
Física para o ensino médio, volume 1 – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Como referenciar este conteúdo

Santana, Guilherme. Energia potencial gravitacional. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional. Acesso em: 25 de September de 2020.

Exercícios resolvidos

1.

Um vaso de 2,0kg está pendurado a 1,2m de altura de uma mesa de 0,4m de altura. Sendo g = 10m/s², determine a energia potencial gravitacional do vaso em relação à mesa e ao solo.

m = 2kg

hvm = 1,2m

hms = 0,4m

hvs = hvm + hms = 1,6m

g = 10m/s²

A energia potencial gravitacional do vaso com relação à mesa.

Epg = m.g.hvm

Epg = 2.10.1,2 = 20.1,2 = 24J

A energia potencial gravitacional do vaso com relação ao solo.

Epg = m.g.hvs

Epg = 2.10.1,6 = 20.1,6 = 32J

2. [FUVEST – SP]

No rótulo de uma lata de leite em pó lê-se “valor energético: 1509kj por 100g (361kcal)”. Se toda energia armazenada em uma lata contendo 400g de leite fosse utilizada para levantar um objeto de 10kg, a altura máxima atingida seria de aproximadamente (g = 10m/s²)…

100g equivalem a 1509kJ

1509×4 = 6036kJ = 6036.10³J que equivalem a 400g

m = 10kg

g = 10m/s²

Como toda energia do leite será utilizada para elevar o objeto, podemos dizer que toda ela será convertida em energia potencial gravitacional.

Eleite = Epotencial

Eleite = m.g.h

6036.10³ = 10.10.h

h = 6036.10

h = 60,36.10³m

h = 60,36km

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