Explique como se define campo de interação em termos físicos?
Passo 1
O enunciado pede a definição, em termos físicos, do que é um campo de interação. Esse conceito aparece em disciplinas como mecânica clássica e eletrodinâmica, e também na teoria quântica de campos. Para resolver, vamos precisar do conceito de campo como uma função que atribui valores a cada ponto do espaço-tempo e de como esses valores se relacionam com as forças sobre partículas.
Passo 2
Em física, um campo é uma entidade que, a cada ponto do espaço (e do tempo), associa um valor escalar, vetorial ou tensorial. Por exemplo, o campo elétrico
associa a cada posição
e instante
um vetor que indica intensidade e direção da interação elétrica naquele ponto. Já um campo escalar, como o potencial gravitacional
, associa apenas um número real a cada ponto.
Passo 3
O que faz desse campo um campo de interação é o fato de que ele media forças à distância. Em vez de imaginar uma ação direta entre dois corpos sem meio, descrevemos uma partícula carregada imersa em
sentindo uma força local dada por
onde
é a carga. No caso gravitacional, definimos o campo gravitacional
e a força sobre uma massa
é
Assim, o campo carrega toda a informação da interação e decide a força em cada ponto.
Passo 4
Além de mediar a força, um campo de interação transporta energia e momentum, satisfazendo equações de onda (por exemplo, as equações de Maxwell para
e
). Na teoria quântica de campos, essas interações são vistas como a troca de quanta do campo (fótons para eletromagnetismo, glúons para força forte etc.), mas a ideia central continua: o campo em cada ponto descreve a interação localmente.
Resposta
Um campo de interação é uma entidade física que associa a cada ponto do espaço-tempo um valor (escalares, vetoriais ou tensoriais) de modo que partículas imersas nesse campo sintam ali uma força local. Esse campo não apenas “carrega” a força entre corpos distantes, mas também armazena e transporta energia e momentum.