Calculadora de energia potencial — gravitacional (mgh)

Como funciona

A energia potencial gravitacional é a energia armazenada que um objeto ganha ao ser elevado contra a gravidade: o trabalho realizado para subi-lo até uma altura h:

PE = m × g × h

em que m é a massa, g é a intensidade do campo gravitacional e h é a altura acima de um nível de referência escolhido. Em unidades do SI — quilogramas, m/s² e metros —, o resultado está em joules (J).

A gravidade g é uma entrada aqui, com um valor padrão de 9,8 m/s² para a Terra, então você pode trocá-la pela da Lua (cerca de 1,6 m/s²) ou pela de outro planeta. A energia potencial é sempre medida em relação a uma altura de referência: eleve o objeto e a PE aumenta; abaixo da referência, a altura — e a energia potencial — é negativa. Esta calculadora é independente das unidades, então funciona com qualquer conjunto coerente de unidades.

Exemplo resolvido

A OpenStax eleva um livro de 0,500 kg a uma altura de 1,00 m com g = 9,80: PE = 0,5 × 9,8 × 1 = 4,90 J. Um objeto de 2 kg a 10 m de altura tem 2 × 9,8 × 10 = 196 J na Terra, mas o mesmo objeto à mesma altura na Lua (g ≈ 1,6) armazena apenas 2 × 1,6 × 10 = 32 J. Um saltador de 70 kg em uma plataforma de 10 m tem 70 × 9,8 × 10 = 6 860 J prontos para se converter em energia cinética durante a queda.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula da energia potencial gravitacional?

PE = mgh: a massa vezes a intensidade do campo gravitacional vezes a altura acima de um nível de referência. Com a massa em quilogramas, g em m/s² e a altura em metros, a energia resulta em joules.

Por que a gravidade aparece como entrada?

Porque a energia potencial depende de onde você está. Na Terra g ≈ 9,8 m/s², mas na Lua é cerca de 1,6 m/s² e em Marte cerca de 3,7 m/s², então a mesma elevação armazena quantidades diferentes de energia. Deixar g ajustável permite que a calculadora funcione em qualquer lugar.

O que é a altura de referência e a energia potencial pode ser negativa?

A altura é medida a partir de um nível de referência que você escolhe (muitas vezes o chão ou a superfície de uma mesa). Fisicamente, só importam as *variações* de energia potencial, então o ponto zero é arbitrário. Abaixo da referência, a altura é negativa e a energia potencial também.

Quais unidades a energia potencial usa?

A unidade do SI é o joule (J), a mesma que qualquer outra energia. Quilogramas, m/s² e metros dão joules diretamente. Esta calculadora trata as entradas como números simples, então mantenha as unidades coerentes.

Como a energia potencial se transforma em energia cinética?

À medida que um objeto cai, a gravidade realiza trabalho sobre ele e a sua energia potencial (mgh) se converte em energia cinética (½mv²). Ignorando a resistência do ar, a energia perdida quando a altura diminui é exatamente igual à energia cinética ganha, então as duas sempre somam o mesmo total.

Este é o único tipo de energia potencial?

Não: esta é a energia potencial *gravitacional*. Há outras: a energia potencial elástica armazenada em uma mola esticada, a energia potencial elétrica entre cargas e a energia potencial química nas ligações. Esta calculadora cobre apenas a forma gravitacional baseada na altura, PE = mgh.