O que é energia potencial gravitacional? Dê três exemplos.

Resolução

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Para resolvermos essa questão, é necessário empregar conceitos de mecânica clássica, tais como a definição dos tipos de energia, dos tipos de energia potencial e do princípio da conservação da energia para que se possa estabelecer a definição de energia potencial gravitacional e apresentar seus exemplos.

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A energia potencial é definida como sendo a energia retida por um objeto de acordo com a sua posição em relação a outros objetos ou a um referencial, devido às tensões internas presentes ou à carga elétrica presente no objeto.

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A energia potencial gravitacional é a espécie de energia potencial que um corpo com massa possui em relação a outro objeto que também apresenta massa, devido à gravidade. Ou seja, é aquela energia associada ao campo gravitacional. Essa energia é dependente das massas (m) de dois corpos, a distância (d) entre eles, e da constante gravitacional (G), e é dada pela seguinte relação:

\[U = - G{{{m_1} \cdot {m_2}} \over d}\]

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Pelo princípio da conservação da energia, a energia potencial gravitacional corresponde à energia armazenada em um corpo localizado em um campo gravitacional e que possui certa altura em relação a um referencial. Essa energia pode ser transformada em energia do movimento (energia cinética), como por exemplo em usinas hidrelétricas, onde a queda da água se converte em fluxo que rotaciona as turbinas e movimenta os geradores, gerando energia elétrica. Outro exemplo são as montanhas russas em parque de diversões, onde a energia potencial adquirida no início se converte em energia cinética ao longo do percurso. O último exemplo é a prática de snowboard na qual o atleta desce uma montanha sobre uma prancha sobre a neve, convertendo a energia potencial existente no topo da montanha em energia cinética ao longo da descida.

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Portanto, a energia potencial gravitacional é definida como a energia armazenada em um corpo por estar localizado em um campo gravitacional. As usinas hidrelétricas, as montanhas russas e o snowboarding são exemplo de uso dessa espécie de energia.