Gravitaatioenergia on potentiaalienergia, joka esineellä on sen korkean sijainnin vuoksi verrattuna matalampaan sijaintiin. Toisin sanoen se on painovoimaan tai gravitaatiovoimaan liittyvää energiaa. Esimerkiksi kynällä, jota pidetään pöydän yläpuolella, on suurempi gravitaatiopotentiaali kuin kynällä, joka istuu pöydällä. Gravitaatiopotentiaalienergia on mekaanista energiaa miinus liike-energia. Se on skalaarinen suure, joka mitataan jouleina (J).

Kappale saa gravitaatiopotentiaalienergiaa, kun se liikkuu ylämäkeen. Mäkeä ylöspäin liikuttaessa kulunut energia muuttuu gravitaatiopotentiaalienergiaksi. Kun esine palaa takaisin alas, gravitaatiopotentiaalienergia muuttuu takaisin liike-energiaksi (liikkeeksi). Siksi polkupyörällä ajaminen jyrkkää mäkeä ylöspäin on hyvin raskasta, mutta kun tulet takaisin alaspäin, sinun ei tarvitse polkea lainkaan – voimanlähteenä on painovoimapotentiaalienergia, jonka varastoit mäkeä ylöspäin ajaessasi. Toinen tapa, jolla painovoimapotentiaalienergia auttaa meitä, on se, että se pitää maapallon ja muut planeetat aurinkokuntamme kiertoradalla auringon ympäri.

KAAVA JA ESIMERKKI

Gravitaatiopotentiaalienergian matemaattinen kaava:

Gravitaatiopotentiaalienergia =

Jossa:

• m on kappaleen massa ,
• g on kappaleen gravitaatiokiihtyvyys ja
• h on korkeus valitun pisteen yläpuolella.

Useimmat tutkijat ja opiskelijat käyttävät näitä mittayksiköitä:

• arvo m on kilogrammoina.
• arvo h on metreinä.
• arvo g on fysikaalinen vakio, jonka arvo on 9,81 metriä sekunnin neliössä. Tätä kutsutaan gravitaatiovakioksi.
• Gravitaatiopotentiaalienergian arvoa, joka lasketaan käyttämällä arvoja edellä mainituissa yksiköissä, kutsutaan jouleksi (J).

Esimerkiksi kappaleen, jonka massa on 1,5 kilogrammaa ja joka on 2,5 metriä maanpinnan yläpuolella, gravitaatiopotentiaalienergian arvo olisi:

joulea.