L'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie que possède un objet du fait de sa position dans un champ gravitationnel. Si l'on pose un livre sur une étagère, il acquiert de l'énergie potentielle. Plus il est haut, plus son énergie est importante. Si l'on laisse tomber le livre, cette énergie se transforme en énergie cinétique. Le livre tombe de plus en plus vite jusqu'à toucher le sol.

La formule est la suivante : masse × accélération gravitationnelle × hauteur. Si la hauteur est doublée, l'énergie l'est aussi. Si la masse est doublée, l'énergie l'est également. Le point de référence est arbitraire. On peut mesurer la hauteur depuis le sol, le niveau de la mer ou le centre de la Terre. Seule la variation de hauteur importe. C'est la différence d'énergie entre deux positions qui compte.

Exemples d'énergie potentielle gravitationnelle

• Un livre sur une étagère.
• De l'eau derrière un barrage.
• Des montagnes russes au sommet d'une colline.
• Un satellite en orbite.
• Une personne en haut d'un escalier.

L'énergie potentielle gravitationnelle est une énergie stockée, prête à être libérée. Un barrage hydroélectrique retient l'eau en altitude. L'eau s'écoule à travers des turbines, convertissant l'énergie potentielle en énergie électrique. Les montagnes russes fonctionnent selon le même principe. Le remonte-pente hisse les wagons au sommet de la première descente. La gravité fait le reste. L'énergie n'est pas créée, elle est transformée. L'énergie totale d'un système fermé se conserve. L'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique, puis en chaleur et en son. Le calcul est simple. Les conséquences sont énormes. Chaque objet en chute libre, chaque rivière qui coule, chaque lune en orbite est une leçon d'énergie potentielle gravitationnelle.