Energia potenziale gravitazionale

Energia potenziale gravitazionale: significato e definizione

L'energia potenziale gravitazionale è l'energia associata alla posizione di un corpo, sul quale agiscono delle forze (per esempio forza gravitazionale) ovvero è energia immagazzinata, disponibile per compiere lavoro.

L'energia chimica contenuta in qualsiasi combustibile ma anche nei cibi è a tutti gli effetti energia potenziale; mediante reazioni chimiche tale energia può essere trasformata in altre forme di energia come ad esempio il calore.

Analogamente un corpo di massa m sollevato ad una altezza h dal suolo possiede un'energia potenziale gravitazionale, che viene restituita quando scende a livello del suolo sotto forma di energia cinetica.

Per calcolare il valore dell'energia potenziale gravitazionale, bisogna stabilire un piano di riferimento e calcolare il valore dell'energia tramite questa formula:

In essa:

m = massa del corpo in kg
g = accelerazione di gravità = 9,81 m/s²
h = distanza del corpo dal piano di riferimento

A parità di massa, E_p è tanto maggiore quanto maggiore è h.

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Calcolo dell'energia potenziale gravitazionale

Su tutti i corpi che si trovano in prossimità della superficie terrestre agisce una determinata forza-peso:

in cui:

m = massa del corpo in kg
g = accelerazione di gravità = 9,81 m/s²

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Consideriamo un oggetto inizialmente fermo che si trovi ad una altezza h rispetto ad un piano di riferimento (per esempio quello del pavimento o del tavolo di lavoro). Il corpo, essendo fermo, non ha energia cinetica.

Se il corpo cade per il tratto h, la forze peso compie su di esso un lavoro W pari a:

Quando il corpo giunge all'altezza h = 0 m, il corpo possiede un'energia cinetica che inizialmente non aveva. Possiamo quindi affermare che anche nelle condizioni iniziali il corpo doveva possedere un'energia che si è poi trasformata in energia cinetica.

Questa energia, che dipende unicamente dalla posizione dell'oggetto, si chiama energia potenziale gravitazionale.

Ricordando che P = m · g (per info si veda: formula del peso), definiamo l'energia potenziale E_p che il corpo possiede quando si trova nella posizione iniziale, come il lavoro che la forza-peso compie su di esso per farlo cadere di un tratto pari ad h:

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