当重力能浸入由另一个产生的重力场中时，它具有巨大的物体。具有引力能的物体的一些例子是：树上的苹果，掉下的苹果，绕地球旋转的月球和绕太阳旋转的地球。
艾萨克·牛顿（Isaac Newton，1642-1727）率先意识到重力是一种普遍现象，并且在其环境中具有质量的每个物体都会产生一个能够在另一个物体上产生力的场。
图1.绕地球运行的月球具有万有引力。资料来源：
公式和方程式
牛顿所指的力称为重力，它为作用于其上的物体提供能量。牛顿制定万有引力定律如下：
“让质量分别为m1和m2的两个点对象，每个对象对彼此施加吸引力，该吸引力与它们的质量的乘积成比例，而与将它们分开的距离的平方成反比。”
与重力F相关的重力能U为：
浸没在重力场中的物体具有重力势能U和动能K. 如果没有其他相互作用，或者它们的强度可以忽略不计，则该对象的总能量E是其重力能与动能之和：
E = K + U
如果物体在重力场中，并且不存在其他耗散力，例如摩擦力或空气阻力，则总能量E是在运动过程中保持恒定的量。
引力能量的特征
-如果物体仅在另一个物体产生的重力场中存在，则它具有重力势能。
-两个物体之间的距离越大，两个物体之间的引力能量越大。
-由重力完成的功等于和相反于最终位置相对于其初始位置的重力能量的变化。
-如果一个物体仅受到重力作用，则其重力能量的变化等于其动能的变化并且与之相反。
-质量物体m相对于地球表面的高度为h的势能比高度为h小于地球半径的表面的势能（g为重力加速度）大mgh倍。 。
引力场和潜力
重力场g定义为每单位质量的重力F。通过将测试粒子m放置在空间中的每个点并计算作用在测试粒子上的力除以其质量值的比率来确定：
g = F /米
质量为m的物体的重力势能V定义为该物体的重力势能除以其自身质量。
该定义的优点在于，重力势仅取决于重力场，因此一旦知道了势V，质量物体m的重力能U就是：
U =毫伏
图2.地球-月球系统的引力场（实线）和等势线（分段线）。资料来源：WT Scott，Am。J. Phys。33，（1965）。
应用领域
重力势能是物体在重力场中存储的能量。
例如，随着水箱越高，水箱中包含的水就越具有能量。
水箱高度越高，离开水龙头的水的速度就越大。这是由于以下事实：在水箱高度处的水的势能被转换为水龙头出口处的水的动能。
当山上的水被堵高时，可以利用该势能来转动发电涡轮机。
引力也可以解释潮汐。由于能量和引力取决于距离，因此，在距月球最近的地球面上，月球的引力要比距其最远和相反的面上更大。
这会产生使海面变形的力的差异。当太阳和月亮对齐时，对新月的影响最大。
建立相对靠近我们星球的空间站和卫星的可能性是由于地球产生的重力能量。否则，空间站和人造卫星将在太空中漫游。
地球的重力势
假设地球的质量为M，并且距地球中心距离r处地球表面上方的物体的质量为m。
在这种情况下，重力势能是由重力能简单除以物体质量得出的：
地球表面附近的势能
假设地球的半径为R T，质量为M。
即使地球不是点物体，其表面的场也等于其所有质量M都集中在中心所获得的场，因此，位于地球表面上方高度h的物体的重力能为
U（R T + h）= -GM m（R T + h）^-1
但是由于h远小于R T，因此上述表达式可以近似为
U = Uo +毫克每小时
其中g是重力加速度，其地球平均值为9.81 m / s ^ 2。
那么，在地表上方高度h处质量为m的物体的势能Ep为：
Ep（h）= U + Uo = mgh
在地球表面上，h = 0，因此表面上的一个对象的Ep =0。详细的计算请参见图3。
图3.表面上方高度h的引力势能。资料来源：F。Zapata编写。
练习题
练习1：地球引力坍塌
假设我们的行星由于内部热能的损失而发生了重力坍塌，并且其半径下降到当前值的一半，但行星的质量保持不变。
确定新地球表面附近的重力加速度，以及在坍塌之前重达50 kg-f的幸存者的体重。增加或减少人的重力能量，以及增加的因素。
解
行星表面上的重力加速度取决于其质量和半径。引力常数是普遍的，并且对行星和系外行星同样有效。
在当前情况下，如果地球半径减小一半，那么新地球的重力加速度将大4倍。详细信息可以在下面的板上查看。
这意味着在旧行星上重达50千克力的超人和幸存者在新星球上将重200千克力。
另一方面，新行星的表面上的引力能量将减半。
练习2：引力塌陷和逃逸速度
关于练习1中出现的情况，逃逸速度会发生什么：它增加，减少的原因是什么？
解决方案2
逃逸速度是逃避行星引力所必需的最小速度。
为了计算它，假设以该速度发射的弹丸以零速度达到无穷大。此外，在无穷远处，重力能量为零。因此，以逃逸速度发射的弹丸总能量为零。
也就是说，在射击时，在行星表面上，弹丸的动能+重力能之和必须为零：
½m Ve ^ 2-（G Mm）/ R T = 0
请注意，逃逸速度不取决于弹丸的质量，其值的平方是
Ve ^ 2 =（2G M）/ R T
如果行星坍塌到原始半径的一半，则新逃逸速度的平方将变为两倍。
因此，新的逃逸速度会增长，并变为旧逃逸速度的1.41倍：
去'= 1.41去
练习3：苹果的引力
一个男孩在离地面30米的建筑物的阳台上掉了250克苹果，几秒钟后就掉到了地面上。
图4.落下时，苹果的势能转化为动能。资料来源：PIxabay。
a）顶部的苹果相对于地上的苹果的引力能差是多少？
b）苹果刚刚倒在地上有多快？
c）苹果被压扁后，能量会发生什么变化？
解
a）引力能差为
mgh = 0.250千克* 9.81 m / s ^ 2 * 30 m = 73.6 J
b）苹果在30 m高时所具有的势能在苹果到达地面时被转化为动能。
½mv ^ 2 = mgh
v ^ 2 = 2.gh
通过替换值并求解，得出苹果以24.3 m / s = 87.3 km / h的速度到达地面。
c）显然，苹果是分散的，并且开始时积累的所有重力能量都以热量的形式损失，因为苹果碎片和撞击区会变热，此外，一部分能量也以声波的形式消散。飞溅”。
参考文献
- 阿隆索，M。（1970）。物理学第1卷，美洲教育基金。
- 休伊特，保罗。2012。概念物理科学。5号 培生（Ed。Pearson）。
- Knight，R.，2017年。《科学家与工程物理：一种策略方法》。皮尔森
- Sears，F.（2009）。大学物理学第一卷
- 维基百科。引力。从以下位置恢复：es.wikipedia.com
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