La energía potencial de la gravedad

Una energía potencial de la gravedad se anota generalmente Ep
A veces también se denomina Epp, ya que existen otros tipos de energía potencial
Si se estudia más de un sistema, sus nombres o símbolos pueden especificarse entre paréntesis o como subíndices.

Ejemplo

La energía potencial gravitatoria de una bola puede denotarse como :

  • Ep ( si es el único sistema estudiado)
  • Ep(bola)
  • Epbille

Unidades de la energía potencial de la gravedad

Como todas las energías, su unidad es, según el sistema internacional, el julio, de símbolo J
También es posible (según la situación y el orden de magnitud) utilizar unidades derivadas (kilojulio, milijulio…) u otras unidades (caloría, vatio-hora…).

Definición y fórmula de la energía potencial de la gravedad

Se trata de una energía ligada a la fuerza de la gravedad, por lo que se define en las mismas condiciones que ésta: en un área limitada en tamaño y altitud de la superficie terrestre (o posiblemente de otro astro). Más allá del campo gravitatorio terrestre, hay que utilizar la energía potencial de la gravitación.

En estas condiciones, la energía potencial de la gravedad puede expresarse mediante la siguiente relación:

Ep = m.g.h

Dónde :

  • m es la masa del sistema estudiado en kilogramos (kg)
  • g es la intensidad de la gravedad en newtons por kilogramo (N/kg), es de 9,81 en la superficie terrestre.
  • h es la altitud en metros (m), expresada en relación con un nivel de referencia.
  • Ep es la energía potencial de la gravedad en julios (joule)

Ejemplo

Una manzana que pesa 300 g está situada en la rama de un manzano a 2,00 m del suelo.
Si elegimos el suelo como referencia entonces:

  • Ep= 0.300.9.81.2.00
  • Ep= 5,89 J

La energía potencial de la gravedad es una cantidad relativa

La altitud (z) depende del nivel de referencia elegido y, por tanto, la energía potencial de la gravedad también depende de este nivel de referencia: es una cantidad relativa.
Sin embargo, la variación de la altitud, y por tanto de la energía potencial de la gravedad (ΔEp= m.g.Δz), no depende del nivel de referencia.

Energía potencial gravitatoria y energía mecánica

La energía potencial de la gravedad es uno de los componentes de la energía mecánica, ya que ésta se define por la relación

Em = Ec + Ep

Conversión de la energía potencial de la gravedad en energía cinética

Cualquier variación de la altitud de un sistema está asociada a una variación de la energía potencial de la gravedad:

  • Durante una fase ascendente la energía cinética se convierte en energía potencial gravitatoria
  • Durante una fase descendente se produce la conversión inversa

Dependiendo de la existencia o no de fuerzas de fricción (que disipan la energía térmica) esta conversión puede ser completa o parcial