5.1. La energía potencial gravitatoria
Recuerda que las energías potenciales, todas las energías potenciales, son las que poseen los cuerpos por estar en el lugar que están con respecto a otros cuerpos. La energía potencial es la energía asociada a la posición.
La energía potencial gravitatoria es la que tienen los cuerpos por estar en la posición que están con respecto a la Tierra, es decir, por estar a cierta altura.
Pre-conocimiento
Imagen: flickr.com. Landahalauts
Un experimento mental…
Imagina que debajo del balcón que ves en la imagen hay aparcado un coche. Si una de esas macetas se cayera desde el balcón sobre el techo del coche ¿cómo de grande sería “el bollo” que le haría?
Casi con toda seguridad has acertado: cuanto más grande sea la maceta (cuanto más pese) y cuanto más alto esté el balcón ¿no?
Curiosidad
Cuanto más alto esté un cuerpo y cuanta más masa tenga, mayor será su energía potencial gravitatoria.
Pues de esas dos cosas (de esas dos magnitudes), masa y altura, depende la energía potencial gravitatoria.
Caso de estudio
Por ejemplo…
Un cuerpo puede tener mucha energía potencial aunque pese muy poco. Piensa, por ejemplo, en un encendedor que se le caiga a alguien desde un décimo piso ¿te atreverías a parar su caída con la cabeza? Pues imagínate un meteorito que cayera sobre la Tierra; por pequeño que fuese su efecto sería demoledor.
Pero también un cuerpo puede tener mucha energía potencial aunque no esté a mucha altura. Piensa en un bloque de mármol que se cae de un camión que lo transporta ¡No sería agradable que se nos cayera en el pie! ¿Verdad?
Pero los científicos no se conforman solo con las palabras. Ellos buscan números, medidas. Intentan conocer exactamente cuál es la relación matemática entre las magnitudes implicadas: energía potencial gravitatoria, masa y altura.
A una relación matemática entre varias magnitudes solemos llamarla "la fórmula". Pues bien, la fórmula para calcular la energía potencial gravitatoria de un cuerpo es:
En esta fórmula las letras representan magnitudes:
- m representa la masa del cuerpo. Ya sabes que la unidad en la que se expresa es el kilogramo (kg).
- h representa la altura a la que se encuentra el cuerpo. Se expresa en metros (m)
- EP representa la energía potencial gravitatoria. Se expresa en julios (J).
- El 9,8 es la intensidad de la gravedad en la Tierra. Sus unidades son metros por segundo al cuadrado (m/s2). En otro astro este número sería diferente; en la Luna, por ejemplo, la gravedad es tan solo de 1,6.
Este tipo de relaciones entre magnitudes se conoce como proporcionalidad directa. La fórmula anterior indica que la energía potencial gravitatoria de un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la altura a la que se encuentre.
Pre-conocimiento
Imagen: MEC-ITE
Una energía muy intuitiva...
La energía potencial gravitatoria está presente continuamente en nuestras vidas. No tenemos más remedio que vivir en la Tierra y, por eso, estamos rodeados de objetos con energía potencial gravitatoria.
Además, aún sin saber su nombre, todos tenemos una noción bastante clara de lo que es. ¿O no desconfiamos si tenemos que pasar bajo un objeto pesado que está a cierta altura y corre peligro de caerse?
También usamos la energía potencial para generar electricidad, por ejemplo, en un salto de agua en el que se aprovecha tanto la masa del agua como la altura desde la que cae.
No olvides la fórmula de la energía potencial gravitatoria. Un poco más adelante resolverás problemas con ayuda de esta fórmula.
Pre-conocimiento
Experimenta...
Pulsa en el siguiente enlace: experimentando con la energía potencial.
En la página que se te abrirá, sigue las siguientes instrucciones:
- En el menú de la izquierda pincha en el apartado 02: Energía Mecánica.
- Baja al final de la página en la que entras y pincha en el botón que dice siguiente.
Experimenta con las opciones de saltos que se te ofrecen.
Pregunta de Elección MúltipleAutoevaluación:
1. ¿Cuál de estas frases es verdadera?
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La energía potencial gravitatoria
de un cuerpo solo depende de la altura a la que se encuentra.
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La energía potencial
gravitatoria de un cuerpo es directamente proporcional a su masa
.
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La energía potencial
gravitatoria de un cuerpo es inversamente proporcional a la altura a la que se
encuentra.
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La energía potencial
gravitatoria de un cuerpo depende de la velocidad con la que se mueva.
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El cuerpo que está en la Tierra.
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El cuerpo que está en la Luna.
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