Notificações
Você não tem notificações no momento.
Whatsapp icon Whatsapp
Copy icon

Energia potencial gravitacional

A energia potencial gravitacional está associada à altura de um corpo em relação a uma região com campo gravitacional.

Vista inferior de um carrinho descendo na montanha-russa.
Para que ocorra o movimento na montanha-russa, é necessária a conversão de energia potencial gravitacional em energia cinética e vice-versa.
Imprimir
Texto:
A+
A-
Ouça o texto abaixo!

PUBLICIDADE

A energia potencial gravitacional é uma forma de energia potencial que está associada à altura de um corpo em relação a uma região com campo gravitacional. Ela pode ser calculada pelo produto entre a massa do objeto, a altura em que ele está e a aceleração da gravidade.

Leia também: Energia potencial elétrica — a energia que necessita da interação entre cargas elétricas para existir

Tópicos deste artigo

Resumo sobre energia potencial gravitacional

  • A energia potencial gravitacional é a grandeza física escalar que está relacionada com a altura de um corpo em relação a uma região com campo gravitacional.
  • A unidade de medida da energia potencial gravitacional é o Joule.
  • A energia potencial gravitacional é calculada pela seguinte fórmula:

\(E_{pg}=m\cdot g\cdot h\) 

  • Na Física, as energias sempre são conservadas, nunca podendo ser geradas ou destruídas.
  • É possível transformarmos a energia potencial gravitacional em energia cinética.
  • A energia potencial gravitacional é inversamente proporcional à energia cinética.
  • Diferentemente da energia potencial gravitacional, que se relaciona a uma variação de altura, a energia potencial elástica está intimamente ligada à ação das molas sobre os corpos.

O que é energia potencial gravitacional?

A energia potencial gravitacional é uma grandeza física escalar relacionada à atração gravitacional terrestre sobre os corpos quando eles sofrem variações de altura. Ela é uma das formas de energia potencial, junto da energia potencial elástica.

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), sua unidade de medida é o Joule, representado pela letra J em homenagem ao físico James Prescott Joule, descobridor do efeito Joule, que trata da transformação da energia elétrica em calor.

→ Exemplos de energia potencial gravitacional

Em nosso cotidiano, existem diversas situações em que a energia potencial gravitacional atua sobre os corpos, por exemplo:

  • quando estamos em um avião distante do solo;
  • quando os astronautas estão subindo em ônibus espaciais;
  • quando o carro está subindo uma colina, montanha ou serra;
  • ao pular do chão ou em trampolins;
  • ao subir de elevador;
  • ao jogar uma bola para o alto.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Fórmula da energia potencial gravitacional

\(E_{pg}=m\cdot g\cdot h\)

  • Epg → energia potencial gravitacional, medida em Joule J.
  • m → massa, medida em quilograma [kg].
  • g → aceleração da gravidade, que vale aproximadamente 9,8 m/s2.
  • h → altura, medida em metros [m].

Exemplo:

Qual a energia potencial gravitacional sofrida por um corpo de 60 kg que está a uma altura de 5 metros do solo onde a gravidade local é de \(10\frac{m}{s^2}\)?

Resolução:

Para encontrarmos o valor da energia potencial gravitacional, utilizaremos sua fórmula:

\(E_{pg}=m\cdot g\cdot h\)

\(E_{pg}=60\cdot10\cdot5\)

\(E_{pg}=3000\ J\)

A energia potencial gravitacional do corpo é de 3000 Joules.

Transformação da energia potencial gravitacional

A energia potencial gravitacional obedece ao princípio de conservação da energia, o qual determina que a energia é sempre transformada, mas nunca criada ou destruída. Em razão disso, ela é comumentemente transformada em energia cinética, produzindo o movimento dos corpos.

Na imagem a seguir, podemos ver que por causa do movimento inicial do bicicleteiro, ele conseguiu subir a colina, com isso houve conversão de energia cinética em energia potencial gravitacional. Posteriormente, a altura em que ele estava gerou o seu movimento final, onde a energia potencial gravitacional se transformou novamente em energia cinética.

Ilustração representando a transformação das energias cinética e potencial gravitacional.
Transformação das energias cinética e potencial gravitacional.

Outro exemplo é o funcionamento das usinas hidrelétricas, que se dá por meio da conservação da energia potencial gravitacional em energia cinética.

Sendo assim, a energia potencial gravitacional é considerada inversamente proporcional à energia cinética, já que uma se converte completamente na outra. À medida que aumentamos a energia potencial gravitacional, a energia cinética diminui e vice-versa.

Saiba mais: Conservação da energia mecânica — outra lei que decorre do princípio de conservação da energia

Diferenças entre energia potencial gravitacional e energia potencial elástica

A energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica são formas de energia potencial bem distintas. Enquanto a energia potencial gravitacional é a energia relacionada à variação de altura, a energia potencial elástica está relacionada às molas e sua ação sobre os corpos.

Exercícios resolvidos sobre energia potencial gravitacional

Questão 1

Qual o valor da energia potencial gravitacional de um corpo de 120 kg posicionado a uma altura de 50 m acima do solo? Considere a aceleração da gravidade como 10ms2.

A) 6 J

B) 60 J

C) 600 J

D) 6000 J

E) 60 000 J

Resolução:

Alternativa E

Para encontrarmos a energia potencial gravitacional, usaremos a sua fórmula:

\(E=m\cdot g\cdot h\)

\(E=120\cdot10\cdot50\)

\(E=60\ 000\ J\)

Questão 2

(IFSP) Um atleta de salto com vara, durante sua corrida para transpor o obstáculo à sua frente, transforma a sua energia _____________ em energia ____________ por causa do ganho de altura e, consequentemente, ao/à _____________ de sua velocidade.

As lacunas do texto acima são, correta e respectivamente, preenchidas por:

A) potencial – cinética – aumento

B) térmica – potencial – diminuição

C) cinética – potencial – diminuição

D) cinética – térmica – aumento

E) térmica – cinética – aumento

Resolução:

Alternativa C

Nesse caso, a energia cinética se converte em energia potencial gravitacional.

 

Por Pâmella Raphaella Melo
Professora de Física

Escritor do artigo
Escrito por: Pâmella Raphaella Melo Sou uma autora e professora que preza pela simplificação de conceitos físicos, transportando-os para o cotidiano dos estudantes e entusiastas. Sou formada em Licenciatura Plena em Física pela PUC- GO e atualmente curso Engenharia Ambiental e Sanitária pela UFG.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

MELO, Pâmella Raphaella. "Energia potencial gravitacional"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional-elastica.htm. Acesso em 29 de fevereiro de 2024.

De estudante para estudante


Lista de exercícios


Exercício 1

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

A) h = 50,37 km

B) h = 71,36 km

C) h = 61,37 km

D) h = 60,36 km

E) h = 70,36 km

Exercício 2

(Anhembi Morumbi) Considere um ônibus espacial, de massa aproximada \(1,0\cdot 10^5\ kg\), que, dois minutos após ser lançado, atingiu a velocidade de \(1,34\cdot 10^3\ m/s\) e a altura de \(4,5\cdot 10^4\ m\). Sabendo que a aceleração gravitacional terrestre vale 10 m/s², é correto afirmar que, naquele momento, as energias cinética e potencial, aproximadas, em joules, desse ônibus espacial, em relação ao solo, eram, respectivamente,

A) \(3,0\cdot 10^{10}\) e \(9,0\cdot 10^{10}\)

B) \(9,0\cdot 10^{10}\) e \(4,5\cdot 10^{10}\)

C) \(9,0\cdot 10^{10}\) e \(3,0\cdot 10^{10}\)

D) \(3,0\cdot 10^{10}\) e \(4,5\cdot 10^{10}\)

E) \(4,5\cdot 10^{10}\) e \(3,0\cdot 10^{10}\)