Energía Potencial debido a la Gravitación

Dado que la fuerza gravitacional es una fuerza conservativa, la magnitud de trabajo realizado para mover un objeto entre dos puntos en el campo gravitacional en el que se encuentra es independiente del camino tomado. Así, de manera similar al campo gravitacional, se puede definir una función de energía potencial gravitatoria que depende únicamente de las coordenadas espaciales.

Consideremos una masa ligada gravitacionalmente con otro objeto. Por ejemplo, la Tierra está ligada gravitacionalmente al campo gravitacional del Sol. La energía potencial de la Tierra en el campo gravitacional del Sol se define de manera tal que su valor es negativo cerca del Sol y aumenta hasta llegar a cero a grandes distancias del Sol.

Dado que la Tierra y el Sol no son casos especiales, el resultado se puede generalizar para cualquier par de objetos. Así, bajo la influencia de la gravedad, todas las masas caen desde una energía potencial más alta hacia una más baja, mientras que sus energías cinéticas aumentan. Por lo tanto, la definición es consistente con el principio de conservación de la energía. Si la energía total de un sistema es positiva, no está ligado gravitacionalmente.

La magnitud de la energía potencial disminuye con la distancia entre los dos objetos. Es inversamente proporcional a la distancia debido a la dependencia del cuadrado inverso de la fuerza gravitacional con la distancia.

Este texto está adaptado de Openstax, University Physics Volume 1, Section 13.3: Gravitational Potential Energy and Total Energy.