Gravitationsenergie ist die potenzielle Energie, die ein Objekt aufgrund seiner hohen Position im Vergleich zu einer niedrigeren Position besitzt. Mit anderen Worten, es ist die Energie, die mit der Schwerkraft oder der Gravitationskraft verbunden ist. Ein Stift, der über einen Tisch gehalten wird, hat zum Beispiel ein höheres Gravitationspotenzial als ein Stift, der auf dem Tisch liegt. Die potenzielle Gravitationsenergie ist die mechanische Energie abzüglich der kinetischen Energie. Sie ist eine skalare Größe, die in Joule (J) gemessen wird.

Ein Objekt erhält potentielle Gravitationsenergie, wenn es sich bergauf bewegt. Die Energie, die bei der Bergaufbewegung verbraucht wird, wird in potentielle Gravitationsenergie umgewandelt. Wenn das Objekt wieder herunterkommt, wird die potentielle Gravitationsenergie wieder in kinetische Energie (Bewegung) umgewandelt. Aus diesem Grund ist es sehr anstrengend, mit dem Fahrrad einen steilen Berg hinaufzufahren, aber wenn Sie wieder hinunterfahren, brauchen Sie überhaupt nicht in die Pedale zu treten – Sie werden von der potenziellen Gravitationsenergie angetrieben, die Sie beim Hinauffahren des Berges gespeichert haben. Die potenzielle Gravitationsenergie hilft uns auch dadurch, dass sie die Erde und die anderen Planeten in unserem Sonnensystem auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne hält.

Formel und Beispiel

Die mathematische Formel für die potentielle Gravitationsenergie:

Gravitationspotentialenergie =

Wobei:

• m die Masse des Objekts ist,
• g die Gravitationsbeschleunigung des Objekts ist und
• h die Höhe über einem gewählten Punkt ist.

Die meisten Wissenschaftler und Schüler verwenden diese Maßeinheiten:

• Der Wert m ist in Kilogramm angegeben.
• Der Wert h ist in Metern angegeben.
• Der Wert g ist eine physikalische Konstante mit dem Wert von 9,81 Meter pro Sekunde zum Quadrat. Dieser Wert wird als Gravitationskonstante bezeichnet.
• Der Wert der potenziellen Gravitationsenergie, der anhand der Werte in den oben genannten Einheiten berechnet wird, wird Joule (J) genannt.

Ein Objekt mit einer Masse von 1,5 Kilogramm, das sich 2,5 Meter über dem Boden befindet, hätte zum Beispiel einen Wert der potenziellen Gravitationsenergie von:

Joule.