Gravitasjonspotensialenergi

Gravitasjonspotensialenergi er den lagrede energien et legeme har på grunn av sin posisjon i et gravitasjonsfelt. Den beskriver arbeidet som kreves for å flytte en massen fra en referanseposisjon til en gitt posisjon mot gravitasjonskraften. Potensiell energis endring er uavhengig av banens form fordi gravitasjonskraften er konservativ.

For små høydeendringer nær jordoverflaten brukes ofte uttrykket U = mgh, der U er potensiell energi, m er masse, g er tyngdeakselerasjonen og h er høyden over valgt nullnivå. For store avstander eller i astronomiske anvendelser benyttes det uttrykket U(r) = -GMm/r, der G er gravitasjonskonstanten, M og m er massene og r er avstanden mellom massenes sentrum. Negativt fortegn i dette uttrykket skyldes vanlig valg av nullpunkt ved uendelig avstand.

Gravitasjonspotensialet per masse er phi = U/m, og for en punktmasse er phi(r) = -GM/r. Endringer i gravitasjonspotensialenergi inngår i arbeid-energi-setningen og i bevaring av mekanisk energi i systemer uten ikke-konservative krefter. En hensiktsmessig referanse for nullnivået velges ofte etter problemets natur, for eksempel jordoverflaten eller uendelig.

Begrepet anvendes i mange felt, blant annet mekanikk, orbitaldynamikk og ingeniørfag, og er grunnleggende for å forstå bevegelser under tyngdekraftens innflytelse.