El científico Isaac Newton describió la gravedad en 1666 después de que una manzana le cayera en la cabeza. Desde ese entonces sabemos que todo en el universo posee gravedad, incluido tú. Usamos la energía gravitatoria de muchas maneras, desde las montañas rusas hasta la exploración espacial.
Parece simple. En esencia, la energía gravitatoria es sencilla. Pero, como muchos temas de física, su esencia está en los detalles.
A partir de la ley de la gravedad de Newton cuyo teorema explicaba que cada partícula de materia del universo atrae a cualquier otro objeto. La cantidad de esta fuerza, o gravedad, depende de la masa de los objetos y de la distancia entre ellos.
La Tierra es el objeto más grande que está cerca de nosotros, justo debajo de nuestros pies. Todos los objetos terrestres son atraídos por su fuerza de atracción, a la que llamamos campo gravitatorio o de atracción. La atracción de la Tierra es más significativa que cualquier otra fuerza de atracción.
El lugar donde estemos nosotros u otros objetos en la superficie de la Tierra define su energía gravitatoria. Una pelota de baloncesto apoyada en el suelo tiene poca energía gravitatoria. Intenta lanzar una canasta y esa pelota que cae podría hacerte daño un poco si aterrizara en tu cabeza. Si dejas caer esa pelota de baloncesto sobre alguien desde lo alto de un edificio alto, podrías causarle graves daños.}
Al cambiar la posición de la pelota de baloncesto en relación con la Tierra, modificamos su energía gravitatoria. La distancia entre nuestros objetos modifica la fuerza de gravedad entre la Tierra y la pelota de baloncesto. Esta posición se denomina energía potencial gravitatoria de un objeto.
Cuando nos refrimos a la energía gravitatoria o gravitacional, nos referimos a la energía potencial almacenada por un objeto debido a su posición más alta en comparación con una posición más baja. (por ejemplo, si está más lejos o más cerca del suelo).
¿Qué es la gravedad?
La gravedad es una fuerza que trata de atraer dos objetos uno hacia el otro. La gravedad de la Tierra es lo que te mantiene en el suelo y lo que hace que los objetos sean atraídos al centro de la Tierra. La gravedad mantiene todo cerca de este planeta. Los árboles, el agua, los animales, los edificios y el aire que respiramos están retenidos aquí por la gravedad. Los planetas, sus lunas y las estrellas del universo tienen gravedad. Incluso nuestros propios cuerpos tienen gravedad. La gravedad de la Tierra es mucho más fuerte que la nuestra, por lo que no notamos la gravedad que tienen nuestros cuerpos.
Las mareas de la Tierra son causadas por la atracción gravitatoria de la luna sobre los océanos. Las mareas son la subida y bajada del nivel del océano en relación con la costa.
¿Qué causa la energía gravitatoria?
Los sistemas pueden aumentar la energía gravitatoria a medida que la masa se aleja del centro de la Tierra o de otros objetos que son lo suficientemente grandes como para producir cantidades significativas de gravedad (como nuestro Sol, los planetas y las estrellas.
¿Qué es la energía gravitatoria?
La energía gravitacional es la energía almacenada en un objeto debido a su altura sobre la Tierra (por ejemplo, si está más lejos o más cerca del suelo). Es una forma de energía potencial.
La energía gravitacional es la energía potencial que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitatorio. En términos simples, es la energía que un objeto tiene debido a la fuerza de gravedad que actúa sobre él. Esta energía depende de la masa del objeto, la aceleración debida a la gravedad (en la Tierra, aproximadamente 9.8 m/s2) y la altura a la que se encuentra el objeto en relación con un punto de referencia, generalmente el suelo o la superficie de la Tierra.
La fórmula para calcular la energía gravitacional es:
Donde:
-
- 𝐸𝑝 es la energía potencial gravitacional
- 𝑚 es la masa del objeto.
- g es la aceleración debida a la gravedad.
- h es la altura del objeto respecto al punto de referencia.
Por ejemplo, si un objeto se eleva en el aire, acumula energía gravitacional, que puede liberarse cuando cae. Esta es la energía que se convierte en energía cinética (energía del movimiento) cuando el objeto cae.
Ejemplos de energía gravitatoria
1.Péndulo
El péndulo es una máquina simple para transferir energía potencial gravitatoria a energía cinética y viceversa. Cuando la bola está en el punto más alto de su oscilación, no tiene energía cinética, pero su energía potencial gravitacional es máxima. A medida que la bola se balancea hacia abajo, la energía potencial gravitacional se transfiere a energía cinética y la bola se acelera.
En la parte inferior de su oscilación, la energía cinética de la bola es máxima y su energía potencial gravitacional es mínima.
A medida que la bola se balancea hacia arriba, su energía cinética se transfiere nuevamente a energía potencial gravitatoria. En la parte superior de su oscilación, una vez más no tiene energía cinética, pero su energía potencial gravitacional es máxima.
Tenga en cuenta que la oscilación de la bola será menor con cada oscilación, porque parte de la energía también se transfiere en forma de calor a los alrededores.
2. Montaña rusa
3. Objetos en el aire
4. Una manzana en un árbol
Mientras una manzana está colgada en una rama, tiene energía gravitacional debido a su posición elevada en el campo gravitatorio de la Tierra. Cuando la manzana cae, esta energía se convierte en energía cinética.
5. Un coche en la cima de una colina
Un coche estacionado en la cima de una colina tiene una gran cantidad de energía gravitacional debido a su altura. Si comienza a moverse cuesta abajo, esa energía gravitacional se transformará en energía cinética.
6. Agua en una presa
El agua almacenada en un embalse de una presa tiene energía gravitacional debido a su altura sobre el nivel de salida. Cuando se libera el agua para generar electricidad, la energía gravitacional se convierte en energía cinética al caer, y luego en energía eléctrica a través de turbinas.
7. Un libro en una estantería
Un libro colocado en una estantería alta tiene energía gravitacional. Si el libro se cae, esta energía gravitacional se convierte en energía cinética durante la caída.
Estos ejemplos ilustran cómo la energía gravitacional está relacionada con la altura y cómo se puede transformar en otros tipos de energía, como la energía cinética.
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