Quais são as forças fundamentais da natureza?
Passo 1
O enunciado pede para identificarmos e descrevermos as quatro forças fundamentais da natureza, ou seja, as interações básicas a partir das quais todos os fenômenos físicos macroscópicos e microscópicos se originam. Vamos listar cada uma, dizer qual é o campo ou partícula mediadora, seu alcance e sua intensidade relativa.
Passo 2
Força gravitacional
É a atração mútua entre massas. A lei clássica é a lei de Newton:
É a atração mútua entre massas. A lei clássica é a lei de Newton:
onde
é a constante gravitacional,
e
são as massas e
a distância entre elas. Seu mediador teórico é o gráviton (ainda não observado), tem alcance infinito e é a mais fraca das quatro interações, mas domina em grandes escalas (planetas, estrelas, galáxias).
Passo 3
Força eletromagnética
Age entre cargas elétricas e correntes. A fórmula de Coulomb para cargas no vácuo é
Age entre cargas elétricas e correntes. A fórmula de Coulomb para cargas no vácuo é
onde
é a constante eletrostática. O bóson mediador é o fóton. Também tem alcance infinito e é muito mais forte que a gravidade. É responsável por quase todos os fenômenos do dia a dia (luz, eletricidade, química, ligações atômicas).
Passo 4
Força nuclear forte
Mantém quarks unidos dentro de prótons e nêutrons, e mantém prótons e nêutrons juntos no núcleo atômico. É mediada pelos glúons e tem alcance muito curto (da ordem de ). É a mais intensa em curtíssima distância, mas perde força rapidamente fora do núcleo.
Mantém quarks unidos dentro de prótons e nêutrons, e mantém prótons e nêutrons juntos no núcleo atômico. É mediada pelos glúons e tem alcance muito curto (da ordem de
Passo 5
Força nuclear fraca
Responsável pelos processos de decaimento radioativo β e por interações que mudam o tipo de quark. É mediada pelos bósons ,
e
, tem alcance extremamente curto (≈
) e intensidade intermediária (bem mais fraca que a forte, mas mais forte que a gravidade).
Responsável pelos processos de decaimento radioativo β e por interações que mudam o tipo de quark. É mediada pelos bósons
Resposta
As quatro forças fundamentais da natureza são:
- Força gravitacional
- Força eletromagnética
- Força nuclear forte
- Força nuclear fraca