L'énergie potentielle gravitationnelle est acquise par un objet lorsqu'il a été déplacé sur un champ de gravitation . Par exemple, un objet élevé au-dessus de la surface de la Terre va gagner de l'énergie, qui est libéré si l'objet est autorisé à retomber au sol. Pour qu'un objet à soulever verticalement vers le haut, le travail doit être fait contre la poussée vers le bas de la gravité . Ce travail est ensuite stockée sous forme d'énergie potentielle gravitationnelle.Lorsque l'objet est libéré et tombe vers la Terre, le potentiel est convertie en énergie cinétique , ou de mouvement.
Un pendule est un bon exemple de la relation entre la gravité potentielle et l'énergie cinétique . À son point culminant, le pendule ne dispose que d'énergie potentielle. Comme il descend, il est convertie en énergie cinétique, atteignant un maximum à son point le plus bas, où il n'a pas d'énergie potentielle. Comme il bascule à nouveau, la cinétique est convertie en énergie potentielle.
La quantité d'énergie potentielle qui possède un objet dépend de la masse ou le poids de l'objet, sa hauteur au-dessus de la surface, et la force du champ gravitationnel. Si les autres facteurs sont les mêmes, un objet lourd devra énergie potentielle gravitationnelle plus qu'un objet léger. Un objet de 1 mile (1,6 km) dans le ciel aura plus d'énergie que le même objet 1 pied (30,48 cm) de la surface. Sur la Lune, qui a une plus faible champ de gravité de la terre, un objet aura moins d'énergie potentielle que le même objet à une hauteur similaire au-dessus de la Terre.
Calcul de l'énergie potentielle gravitationnelle
L'énergie potentielle d'un objet peut être calculée comme étant la masse de l'objet, multiplié par la force de gravitation , multipliée par la hauteur de l'objet au-dessus d'un point donné. Ce point pourrait être la surface de la Terre ou il pourrait être le plancher d'une chambre. En fait, le potentiel peut être calculé pour tout point au-dessous de l'objet.
La force gravitationnelle est généralement exprimée en accélération subie par un objet laissé tomber librement, sans tenir compte des effets de la résistance de l'air ou de friction.Bien que la force du champ gravitationnel à la surface de la Terre varie d'un endroit à l'autre, les variations sont si petites qu'il est presque négligeable. En physique , par conséquent, l'accélération due à la gravité près de la surface de la Terre en général considéré comme une constante, avec une valeur d'environ 32 pieds (9,8 mètres) par seconde par seconde (m / s 2 ou m / s 2). Une formule de l'énergie potentielle simple pour un objet élevé de la surface de la terre pourrait donc être indiqué comme suit:
ou
énergie potentielle = masse de l'objet en kilogrammes × 9,8 × hauteur de l'objet en mètres
Cette formule fonctionne bien pour les objets proches de la surface de la Terre. Il peut facilement être adapté pour faire face à des scénarios similaires dans d'autres champs gravitationnels, par exemple sur la Lune ou sur Mars, en changeant la valeur de la force gravitationnelle en conséquence. Depuis la résistance de tout champ gravitationnel diminue avec la distance de sa source, cependant, cette formule ne fonctionne que pour des objets relativement proches de la surface d'une source de gravité, où la réduction de la force de gravité est trop faible pour être important. Pour des objets relativement éloignés de la surface, la masse de la source de la gravité et la distance de son centre à l'objet doit être prise en compte.
Utilise
L'utilisation la plus importante de l'énergie potentielle gravitationnelle est dans l'énergie hydroélectrique . Ici, l'énergie potentielle de l'eau d'un lac ou d'un réservoir situé au-dessus d'une centrale électrique est exploitée pour produire de l'électricité. L'eau est autorisée à descendre à partir du réservoir, le potentiel de conversion en énergie cinétique, et le mouvement de l'eau entraîne une turbine , ce qui génère un courant électrique. Pendant les périodes de faible demande, la centrale peut avoir un excès d'électricité, qui peut être utilisé pour pomper l'eau remonter vers le réservoir, la construction de plus d'énergie potentielle.
Une autre application consiste en des contrepoids, qui sont utilisées dans un certain nombre de dispositifs mécaniques. Par exemple, certains types d'ascenseur emploient un contrepoids de telle manière qu'il est en descente lorsque la cabine d'ascenseur monte, et vice-versa. Lorsque la voiture est à la hausse, l'énergie potentielle du contrepoids est convertie en énergie cinétique comme il descend, de sorte qu'il permet de tirer la voiture, ce qui réduit la quantité de travail qui doit être fait par le moteur qui entraîne le dispositif.Comme la cabine d'ascenseur descend - aidé par la gravité - le contrepoids est tirée en arrière vers le haut, gagner de l'énergie potentielle.
