Energia potencial gravitacional, o que é, história, fórmula e aplicações

A energia potencial gravitacional é aquela que se associa ao campo gravitacional. Ou seja, é a energia que tem o corpo por conta da atração gravitacional da Terra.

Essa força de atração da Terra faz com que tudo que está em sua superfície, ali permaneça. Da mesma forma, mantém ela a atmosfera em volta do planeta, além de atrair a Lua.

O estudo sobre o assunto remonta o tempo de Galileu Galilei, só que foi Isaac Newton quem propôs certas teorias. A mais famosa delas foi a da Lei da Gravitação Universal.

Contexto Histórico

Foi Galileu Galilei (1564-1642) o pioneiro no estudo do motivo da queda livre de objetos. Em seus experimentos ele concluiu que os corpos caíam em aceleração constante.

Mais tarde, o físico Isaac Newton (1642-1727) publicou suas teorias sobre o assunto. Ele mostrou que tanto a Terra quanto os corpos que a habitam possuem campo gravitacional, só que o do planeta prevalece.

Isso quer dizer que esses corpos são atraído pelo planeta, assim como este é atraído por eles. Ocorre que a Terra é tão grande que a atração de objetos menores é insignificante para ela.

Newton publicou a chamada Lei da Gravitação Universal. Ele concluiu que a força gravitacional entre dois pontos materiais possui intensidade diretamente proporcional ao produto de suas massas. E também inversamente proporcional ao quadrado da distância que os afasta.

A fórmula da energia potencial gravitacional

A energia potencial gravitacional pode ser representada pelo símbolo: E_pg. É possível calculá-la analisando o trabalho que o peso de um corpo influencia sobre o mesmo.  Esse trabalho da força peso (T_p) é encontrado assim:

T_p = m . g . h e T_p = E_{pg. Dessa forma,} E_pg = m . g . h.

É importante explicar que “m” é o valor da massa do corpo. A unidade de medida da massa, usando o sistema internacional (SI), é kg. Já o “g” é o valor da aceleração da gravidade local, só que sua unidade de medida no SI é m/s².

Por fim, o “h” é o valor da distância do corpo tomando um nível de referência, e sua unidade no SI é m. Aplicando essas unidades descobrimos que a E_pg é dada pela unidade kg.m/s².m. A denominação dessa unidade é joule, conquanto usamos o “J” para representá-la.

A energia potencial gravitacional será maior, quanto maior for a massa de um corpo e a sua altura. A energia mecânica, portanto, é a aplicação da energia potencial gravitacional com a energia cinética, assim como com a energia potencial elástica.

A energia potencial gravitacional pode ser transformada

Primeiramente, necessário lembrar o princípio geral da conservação de energia, posto que por ele descobrimos que a energia não se destrói ou se cria. Mas a energia sempre se apresenta em transformação contínua, uma vez que se está em diferentes formas.

Podemos exemplificar com a análise de uma usina hidrelétrica. Nela a energia potencial gravitacional da água da represa se transforma em energia cinética pelo giro das turbinas da usina. Quando a turbina gira pela força da água nas pás, há a conversão em energia elétrica.

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Fonte: Info Escola, Khan Academy, Wikipédia, Toda Matéria, Mundo Educação, Educação, Brasil Escola, Alunos Online.

Fonte das imagens: Azeheb, EBC, Ebah, Youtube.