La energía potencial gravitacional es la energía que tiene el cuerpo debido a la atracción gravitacional de la tierra.

Por lo tanto, la energía potencial gravitacional depende de la posición del cuerpo en relación con un nivel de referencia.

Formula

La energía potencial gravitacional está representada por Epg.

Puede calcularse por el trabajo que el peso de este cuerpo realiza sobre él cuando cae de una posición inicial a un punto de referencia.

Como funciona de fuerza de peso (Tp) viene dado por:

Tp = m. g. h y tp = Epg

Pronto

Epg = m. g. h

Ser

m El valor de la masa corporal. La unidad de medida de masa en el sistema internacional (SI) es kg.
g El valor de aceleración de la gravedad local. Su unidad de medida SI es m / s2.
h El valor de la distancia del cuerpo desde un nivel de referencia. Su unidad SI es m.

Usando las unidades de arriba, tenemos que Epg está dada por la unidad kg.m / s2.m. Llamamos a esta unidad joule y usamos la letra J para representarla.

De la fórmula podemos concluir que cuanto mayor es la masa de un cuerpo y su altura, mayor es su energía gravitacional potencial.

Energía potencial gravitacional, junto con energía cinética. y la energía potencial elástica inventamos lo que llamamos energía mecánica.

Ejemplo

Un jarrón con una flor está en un balcón en el segundo piso de un edificio (punto A). Su altura desde el suelo es de 6,0 my su masa es de 2,0 kg.

Considere la aceleración de gravedad local igual a 10 m / s2. Respuesta:

a) ¿Cuál es el valor de energía potencial gravitacional del recipiente en esta posición?

Ser

m = 2.0 kg
hel = 6.0 m
g = 10 m / s2

Sustituyendo los valores que tenemos:

Epga = 2.0. 6.0. 10 = 120 J

b) El mango que sostiene el recipiente explota y comienza a caer. ¿Cuál es el valor de su energía potencial gravitacional al pasar la ventana del primer piso (punto B en la figura)?

Primero calculamos la distancia desde el suelo desde el punto B

h b = 3.0 – 0.2 = 2.8 m

Sustituyendo los valores que tenemos:

Ebgp = 2.0. 2.8. 10 = 56 J

c) ¿Cuál es el valor de la energía potencial gravitacional del buque al llegar al suelo (punto C)?

En el punto C su distancia desde el suelo es cero.
Siendo así:

Epgc = 2.0. 0 0 10 = 0

Transformación de energía potencial gravitacional

Sabemos que la energía nunca puede ser destruida o creada (principio general de conservación de energía). Lo que sucede es que la energía cambia constantemente, presentándose en diferentes formas.

Las plantas hidroeléctricas Son un buen ejemplo de transformación de energía.

La energía potencial gravitacional contenida en el agua de una presa alta se convierte en energía cinética al mover las palas de la turbina en la planta.

En el generador, el movimiento rotacional de la turbina se convierte en energía eléctrica..

Planta hidroeléctrica, ejemplo de transformación energética.

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Ejercicios resueltos

1) ¿Cuál es el valor de la masa de una piedra que en un momento dado tiene una energía potencial gravitacional de 3500 J y está a 200.0 m sobre el suelo? Considere el valor de aceleración de la gravedad igual a 10 m / s2

Epg = 3500 J
h = 200.0 m
g = 10 m / s2

Sustitución de los valores en Epg = m.g.h

3500 = m. 200,10
3500/2000 = m
m = 1,75 kg

2) Dos niños juegan con una pelota de fútbol de 410 g de masa. Uno de ellos tira la pelota y golpea el cristal de una ventana. Sabiendo que la ventana está a una altura de 3.0 m del suelo, ¿cuál es el valor de energía potencial de la pelota que golpea la ventana? Considere el valor de gravedad local de 10 m / s2.

m = 410 g = 0.410 kg (SI)
h = 3.0 m
g = 10 m / s2

Anular los valores

Epg= 0,41. 3 10 = 12,3 J