Para desarrollar el concepto de energía potencial
gravitatoria, consideramos inicialmente un sistema formado por dos cuerpos (de
masas m1 y m2) separados a una cierta distancia (r). Podemos entender que dicho
sistema tiene energía potencial de origen gravitatorio, pensando que, si se
fija a uno cualquiera de los cuerpos y se deja libre al otro, la acción de la
fuerza gravitatoria hará al cuerpo libre avanzar cada vez más rápido hacia el
otro.
Este sería un proceso "espontáneo" (impulsado por
las fuerzas gravitatorias del sistema) en el que la energía potencial
gravitatoria inicial del sistema disminuye, a la vez que aumenta la energía
cinética. De acuerdo con esto, la energía potencial gravitatoria,
además de depender de las masas de ambos cuerpos, es mayor cuanto más separados
estén.
Su valor equivale (con signo opuesto) al del trabajo mínimo
que tendría que realizar una fuerza exterior para alejar a las masas del
sistema completamente (hasta una separación infinita).
La energía potencial gravitatoria sólo toma valores
negativos, en coherencia con el hecho de que la fuerza gravitatoria es siempre
de atracción. El valor máximo de la energía potencial gravitatoria es cero y
corresponde a una separación infinita entre los cuerpos.
Para el caso general de un sistema formado por un conjunto
de varios cuerpos (más de dos), la energía potencial es la suma de las energías
potenciales de cada pareja. Igual que ocurre con el sistema más simple (dos
cuerpos) su valor coincide con el de la disminución de energía potencial
ocurrida si la fuerza gravitatoria trajera todos los cuerpos desde una
distancia infinita hasta la posición que ocupan o (con signo opuesto) al del
trabajo mínimo que tendría que realizar una fuerza exterior para alejar, una
tras otra, a todas las masas del sistema (hasta una distancia infinita).