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Tipos de Energia

Energía Potencial Gravitatoria: todo lo que necesitas saber

Energía Potencial Gravitatoria

La energía potencial gravitatoria o gravitacional es uno de los tipos de energía potencial que existen. Entre otros tipos de energía potencial se encuentra la química o la energía potencial eléctrica.

Este texto pretende abordar cuestiones esenciales  como el modo en  que la empleamos, las aplicaciones prácticas que de ella se obtienen y la forma en la que afecta a  nuestras vidas.

Qué es la potencial gravitacional

  • Todos tenemos claro por instinto que levantar un objeto muy pesado por encima de la cabeza puede representar un peligro potencial. Puede que el peso esté bien asegurado, en cuyo caso no tiene que ser peligroso
  • Nuestra preocupación se centra en que aquello que proporciona la fuerza para levantar el peso contra la gravedad pueda llegar a fallar. Si hablamos con propiedad, lo que nos preocupa es la energía potencial gravitatoria del peso
  • La totalidad de las fuerzas conservativas cuentan con energía potencial asociada y la fuerza de la gravedad no iba a ser una excepción
  • Esta energía se denota generalmente bajo el símbolo Ug y representa el potencial que tiene un objeto para realizar trabajo como consecuencia de estar situado en una posición concreta en un campo gravitacional

Si una fuerza llega a actuar sobre un objeto es una función de su posición pero también se dice que es una fuerza conservativa y que puede llegar a representarse como una función de energía potencial que, en el caso de una dimensión, satisface la condición de derivada al 100%. Conoce todos los tipos de energía potencial.

Características de la potencial gravitatoria

Esta energía cuenta con las características que vienen a continuación:

  • Para que exista la potencial gravitacional es necesaria la existencia de la gravedad. Sin gravedad, la totalidad de las posiciones de un cuerpo serían equivalentes
  • El valor de la energía potencial en un punto es relativo. Va a depender del nivel de referencia que se elija para la altura
  • Puede que sea positiva o negativa, en función del lugar en el que se sitúe el nivel 0 de altura
  • La diferencia de energía potencial ∆Ep entre dos puntos constituye un valor absoluto, que viene a coincidir con el trabajo necesario para llevar el cuerpo desde el primer al segundo punto, siendo independiente del nivel de referencia escogido
  • Se incrementa con la altura
  • La expresión Epgravitacional = mgh es válida solo para alturas pequeñas, en las que podemos considerar g constante, dado que g varía con la altura

En relación con la energía a la que estamos aludiendo, se encuentra el potencial gravitatorio que es, en conjunción con la intensidad del campo gravitatorio, la magnitud usada para cuantificar el campo gravitatorio en un punto. El potencial es una magnitud escalar.

Mientras que la intensidad de campo es una magnitud que sirve para el estudio de las fuerzas que aparecen en un campo como consecuencia de la acción gravitatoria, el potencial sirve para el estudio de la energía potencial que una partícula posee debida a esta.

El potencial gravitatorio en un punto es la energía potencial que adquiere la unidad de masa m’ cuando es colocada sobre dicho punto.

Energía potencial gravitatoria fórmula: cómo se calcula

  • El uso más común de la energía potencial gravitacional se da en aquellos objetos más cercanos a la superficie de la Tierra en los que se puede presumir que la aceleración gravitatoria es constante, siendo su valor alrededor de 9,8 m/s2
  • Puesto que el cero de energía potencial gravitatoria se puede elegir en cualquier punto, como si fuera la elección del cero en un sistema de coordenadas, la potencial a una altura h por encima de ese punto es igual al trabajo que sería requerido para elevar el objeto a esa altura sin cambio neto en su energía cinética
  • Dado que la fuerza precisada para elevar un objeto es igual a su peso, se deduce que la potencial gravitacional es una energía igual a su peso multiplicado por la altura a la que se eleva

Ep gravitacional = pesoxaltura = mgh

 Ep es la energía potencial gravitacional de un cuerpo concreto

m es la masa de ese cuerpo

g es el valor de la aceleración que produce la gravedad

h es la altura a la que el cuerpo se encuentra

  • Así, contamos con la posibilidad de conocer esta energía respecto a un cuerpo determinado con solo conocer la masa del cuerpo, el valor de la aceleración de la gravedad  así como la altura desde la que el cuerpo en cuestión caería
  • Ahora bien, no hay que olvidar el dato de que esta fórmula será válida únicamente en aquellos casos en los estemos a poca distancia de la superficie del suelo
  • Si la distancia es más grande, será necesario que se realicen cálculos más complejos que contemplen otros elementos y magnitudes que estén en relación con la manera en la que el cuerpo en cuestión caiga

Energía potencial gravitatoria ejemplos

Existen innumerables ejemplos de potencial gravitacional, por los que destacamos estos que podrás leer a continuación:

  • Pongamos que un libro apoyado en una mesa se eleva. Una fuerza externa estará actuando contra la fuerza gravitacional. Si el libro llega a caer, el mismo trabajo que se requiere para levantarlo, se efectuará por la fuerza gravitatoria
  • Para todos aquellos casos en los que la variedad de la gravedad sea insignificante, se aplicará la fórmula: U=mgh
  • De acuerdo a esta fórmula, la potencial será una energía relacionada con la masa del cuerpo y con la posición que ocupa
  • Cuanto más grande sea la masa del cuerpo y además cuanto mayor sea la altura a la que se encuentre, mayor será su energía potencial gravitatoria

Otros ejemplos, entre muchos otros, de fuerza gravitatoria son:

  1. Una pelota que se sitúe a cierta altura. A medida que la pelota cae, disminuye su energía potencial hasta que, en el momento que toca el suelo, su valor es cero. Según va cayendo aumenta su velocidad y, por ende, su energía cinética.
  1. Un patinete en el medio tubo. Con este popular deporte se puede mostrar la forma en la que se libera la energía que estamos explicando y se produce al mismo tiempo energía cinética. Siempre que un practicante de este deporte patina sobre medio tubo, al llegar a una de sus zonas superiores, la cantidad de potencial gravitatoria se incrementa dentro de sí, reduciéndose su energía cinética. Cuando desciende sucede lo contrario, se incrementa su energía cinética y disminuye la potencial gravitatoria.
  2. Un columpio. Este tipo de mecanismo es perfecto para explicar la utilización de la potencial gravitacional. Cuando está quieto por completo solo cuenta con este tipo de energía.En el momento que se mueve, la energía que está acumulada se libera, generando energía cinética. La cantidad de potencial gravitatoria liberada y de energía cinética producida va a variar en función de cuál sea la altura a la que llegue. Cuanto mayor sea la altura, más energía se va a liberar

Energía potencial gravitacional para niños

Profundizar en el conocimiento de la energía no solo es importante para la ciencia sino también para la sociedad. Familiarizar a los pequeñines desde bien pronto con sus conceptos es una importante labor que deben llevar a cabo los adultos.

Una forma divertida de hacerlo consiste en introducirlos en estos temas adaptando las nociones a su edad, ayudándoles a comprender los diferentes tipos de energía que rodean nuestra vida diaria.

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Vídeo sobre la Energía Potencial Gravitacional:

Fuentes y Referencias

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