7.13: Trabalho realizado pela gravidade

A gravitação é uma das quatro forças fundamentais na natureza. A força entre objetos na Terra e a própria Terra é chamada de gravidade.

Assim como outras forças, a gravidade realiza trabalho em um objeto quando o desloca em direção ao centro da Terra. Nesse caso, o trabalho realizado pela gravidade é considerado como positivo. Se uma força externa age sobre o objeto contra a atração da gravidade e consegue elevá-lo longe do centro da Terra, trabalho é realizado contra a gravidade. Nesse caso, o trabalho líquido realizado é considerado como negativo. Se um objeto se movimenta ao longo da Terra e não tem deslocamento tanto na direção do centro da Terra quanto na direção oposta, então nenhum trabalho é realizado pela, ou contra, a gravidade.

É claro que nenhum objeto na Terra é uma partícula. O conceito de centro de massa, desenvolvido no estudo de objetos compostos, contorna esse problema. Uma única partícula de massa igual à massa total do objeto pode ser considerada presente no centro de massa do objeto antes de considerar o efeito de forças externas, incluindo a gravidade.

Quando um objeto é lançado para cima, a força gravitacional atua contra seu deslocamento.

Assim, o trabalho realizado pela força gravitacional é o produto escalar da força gravitacional e dos vetores de deslocamento.

Como esses vetores apontam em direções opostas, o trabalho realizado é negativo.

A força gravitacional funciona no objeto transformando a energia cinética dos objetos em energia potencial.

Depois de atingir a altura máxima, o objeto cai para trás. A força gravitacional atua na direção do deslocamento, e o trabalho realizado é positivo.

Suponha que um objeto seja levantado, tanto a força aplicada quanto a força gravitacional funcionam no objeto.

O trabalho líquido feito no objeto é dado pelo teorema da energia do trabalho.

Se o objeto estiver estacionário antes e depois de uma elevação, a mudança líquida na energia cinética é zero.

Assim, o trabalho realizado pela força aplicada é negativo do trabalho realizado pela força gravitacional.