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O que é a força fundamental da natureza – quatro forças fundamentais – definição

Quatro forças fundamentais da natureza. Geralmente, essas forças governam como as partículas e também os objetos macroscópicos interagem e como determinadas partículas decaem. Dosimetria de Radiação

Na física, as  interações fundamentais , também conhecidas como  forças fundamentais , são interações entre partículas elementares que não parecem redutíveis a interações mais básicas. Essas interações governam como as partículas e também os objetos macroscópicos interagem e como determinadas partículas decaem. Geralmente, eles podem ser classificados em uma das  quatro forças fundamentais :

Forte interação – força forte

A  interação forte  ou  força forte  é uma das  quatro forças fundamentais  e envolve a troca dos bósons de medidores de vetores conhecidos como  glúons . Em geral, a  interação forte  é uma interação muito complicada, pois varia significativamente com a distância. A forte força nuclear mantém a maioria das matérias comuns porque confina  quarks  em  partículas de hádrons , como o  próton  e o  nêutron . Além disso, a força forte é a força que pode manter um núcleo unido contra as enormes forças de repulsão ( força eletromagnética) dos prótons é realmente forte. Deste ponto de vista, temos que distinguir entre:

  • Força Forte Fundamental. A força forte fundamental, ou força forte, é uma força de alcance muito curto (inferior a cerca de 0,8 fm, o raio de um núcleo), que atua  diretamente entre os quarks . Essa força  mantém quarks juntos  para formar prótons, nêutrons e outras partículas de hádrons. A forte interação é mediada pela troca de partículas sem massa chamadas glúons que atuam entre quarks, antiquarks e outros glúons.
  • Força forte residual. A força forte residual, também conhecida como  força nuclear , é uma força de alcance muito curto (cerca de 1 a 3 fm), que atua para  manter nêutrons e prótons juntos  nos núcleos. Nos núcleos, essa força atua contra a enorme força eletromagnética repulsiva dos prótons. O termo residual está associado ao fato, é o resíduo da forte interação fundamental entre os quarks que compõe os prótons e nêutrons. A força forte residual atua indiretamente através dos  mésons π e ρ virtuais , que transmitem a força entre os núcleons que mantém o núcleo unido.

Interação fraca – força fraca

A  interação fraca  ou  força fraca  é uma das  quatro forças fundamentais  e envolve a troca dos bósons vetoriais intermediários, o W e o Z. Como esses bósons são muito massivos (da ordem de 80 GeV, o princípio da  incerteza  dita uma variedade de cerca de 10 a 18 metros, que é menor que o diâmetro de um próton, como resultado, a  interação fraca  ocorre apenas em distâncias subatômicas muito pequenas.

A fraca interação responsável por alguns fenômenos nucleares, como  o decaimento beta , que pode ser entendida em termos da força fraca que opera nos  quarks  dentro do  nêutron . Um dos dois quark down muda para um quark-se através da emissão de um W   Higgs (transporta para longe uma carga negativa). O W   Higgs depois decai para uma  partícula beta  e um  antineutrino . Esse processo é equivalente ao processo no qual um neutrino interage com um nêutron.

interação fraca - força fraca

Interação eletromagnética – força eletromagnética

A  força eletromagnética  é a força responsável por todos os processos eletromagnéticos. Atua entre partículas eletricamente carregadas. É uma força de alcance infinito, muito  mais forte que a força gravitacional , obedece à lei do inverso do quadrado, mas nem a eletricidade nem o magnetismo aumentam da mesma forma que a força gravitacional. Como existem cobranças positivas e negativas (polos), essas cobranças tendem a se cancelar. O eletromagnetismo inclui a força eletrostática que atua entre as partículas carregadas em repouso e o efeito combinado das forças elétricas e magnéticas que atuam entre as partículas carregadas, movendo-se uma em relação à outra.

O  fóton , o quantum da radiação eletromagnética , é uma partícula elementar, que é o portador da força da força eletromagnética. Fótons são bósons de medida  que não têm carga elétrica ou massa de repouso e uma unidade de rotação. Comum a todos os fótons é  a velocidade da luz , a constante universal da física. No espaço vazio, o fóton se move em c ( a velocidade da luz – 299 792 458 metros por segundo ).

As forças entre partículas eletricamente carregadas estáticas são governadas pela  lei de Coulomb . A lei de Coulomb  pode ser usada para calcular a força entre partículas carregadas (por exemplo, dois prótons). A força eletrostática é diretamente proporcional às cargas elétricas das duas partículas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as partículas. A lei de Coulomb é declarada como a seguinte equação.

Tanto a lei de Coulomb quanto a força magnética estão resumidas na lei da força de Lorentz. Fundamentalmente, as forças magnéticas e elétricas são manifestações de uma força de troca envolvendo a troca de fótons.

A força eletromagnética desempenha um papel importante na determinação das propriedades internas da maioria dos objetos encontrados na vida cotidiana. As propriedades químicas dos átomos e moléculas são determinadas pelo número de prótons, de fato, pelo número e disposição dos  elétrons .

Interação Gravitacional – Força Gravitacional

A gravidade foi a primeira força a ser investigada cientificamente. A força gravitacional foi descrita sistematicamente por Isaac Newton no século XVII. Newton afirmou que a força gravitacional atua entre todos os objetos com massa (incluindo objetos que variam de átomos e fótons a planetas e estrelas) e é diretamente proporcional às massas dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos. Como energia e massa são equivalentes , todas as formas de energia (incluindo a luz) causam gravitação e estão sob a influência dela. O alcance dessa força é ∞ e é mais fraco que as outras forças. Essa relação é mostrada na equação abaixo.

A equação ilustra que, quanto maiores as massas dos objetos ou quanto menor a distância entre os objetos, maior a força gravitacional . Portanto, mesmo que as massas de núcleons sejam muito pequenas, o fato de a distância entre os núcleons ser extremamente curta pode tornar a força gravitacional significativa. A força gravitacional entre dois prótons separados por uma distância de 10 a 20 metros é de 10 a 24 newtons. A gravidade é a mais fraca das quatro forças fundamentais da física, aproximadamente 10 38 vezes mais fraca que a força forte. Por outro lado, a gravidade é aditiva. Cada grão de matéria que você coloca em um nódulo contribui para a gravidade geral geral do nódulo. Como também é uma força de longo alcance, é uma força dominante na escala macroscópica e é a causa da formação, forma e trajetória (órbita) dos corpos astronômicos.

Quatro forças fundamentais da natureza

Interações Fundamentais e Forças Fundamentais

 

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.