Força Da natureza

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃO
		A física é a ciência que estuda os fenômenos naturais em todas as escalas apesar das infinidades de fenômenos.
		Até ao momento estudamos vários tipos de movimentos sem, no entanto nos preocupamos com as suas causas, já sabíamos intuitivamente que para se modificar o movimento de um corpo é necessário a acção de um agente externo, de facto na ausência completa de acção externa o corpo permanece num estado de movimento constante. A maneira pela qual o agente age sobre um corpo é através de actuação de uma força, portanto a Força nada mais do que a quantificação de acção de um corpo sobre o outro
		A força pode ser definida como todo o agente capaz de alterar o estado de movimento ou repouso de um corpo, imprimindo-lhe uma aceleração a favor ou contrária ao movimento.
		Talvez a maior realização do espírito humano tenha sido o entendimento de que por detrás destas ínfimas de fenômenos estão quatro forças (Força forte, Fraca, Eletromagnéticas e Gravitacional ).
 Problemática 
		Uma vez que as forças fundamentais provêm da natureza surge o seguinte interregno: Qual é o contributo das mesmas forças na evolução da ciência.
Objectivo do Trabalho
 Objectivo geral
		O presente trabalho tem como objectivo geral de Fazer abordagem sobre as forças fundamentais existentes na natureza.
Objectivo Específico
a) Falar detalhadamente dos conceitos intuitivo das forças fundamentais.
Leis de Newton
		O comportamento de um corpo quando está sujeito a forças externas é regido pelas leis de Newton expressas como:
	I Lei- Inércia
		Todo corpo permanece em repouso ou em movimento rectilíneo uniforme a menos que seja obrigado a modificar o seu estado de movimento pela acção de forças externas.
	II Lei- Princípio fundamental da dinâmica
		A Segunda lei estabelece que a mudança de um movimento de um corpo é proporcional à resultante das forças actuando nele; F= m.a
	III Lei- acção e reação 
		Toda acção corresponde uma reação com a mesma intensidade e direção mais em sentido oposto.
	
Conceitos das Leis de Newton
1-Primeira lei de Newton ou Principio de Inércia
		
		Essa lei afirma que na sua ausência de forças exercidas sobre ele, todo corpo fica como está parado se estiver parado, em movimento se estiver em movimento ( rectilíneo uniforme) por isso essa lei é chamada principio de inércia.
		Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha recta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.
		A primeira lei pode parecer perda de tempo, uma vez que esse enunciado pode ser deduzido na segunda lei que diz que F=m.a e se F=0 existem duas opções ou a massa do corpo é zero ou a sua aceleração, obviamente como o corpo existe, ele tem massa logo aceleração é que é zero e conseqüentemente a sua velocidade é constante.
2-Segunda lei (Principio de fundamental da Dinâmica)
		A segunda lei estabelece que a mudança de um movimento de um corpo é proporcional a resultantes actuante nele.
		Sua versão original diz: que a variação do movimento de um corpo é proporcional à acção efectiva das forças aplicadas e se dá na mesma direção da força resultante, ou seja, o segundo principio consiste em que todo corpo em repouso precisa de uma força para movimentar e todo corpo em movimento precisa de uma força para parar. O corpo adquire a velocidade e sentido de acordo coma força aplicada, portanto quanto mais intensa for à força resultante, maior será aceleração adquirida pelo corpo.
		A força aplicada a um corpo é directamente proporcional ao produto entre a sua massa inercial e aceleração adquirida pelo mesmo, se a força Fr=0 o corpo estará em repouso (Equilíbrio estático) ou em movimento rectilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico).
3-Terceira lei (acção e reação)
As duas primeiras leis relacionam força e movimento, a terceira lei procura descrever força como o resultado de interação entre dois corpos, as forças são exercidas sempre aos pares, não existe acção sem reação.
	Essa lei pode ser enunciada da seguinte forma; A toda acção existe uma reação na mesma intensidade e direcção, mas em sentido oposto, se um corpo A exerce uma força sobre o corpo B, o corpo B exerce sobre o corpo A uma força de mesmo módulo e direcção, mas em sentido contrário.
Conceitos das 3 Leis de Newton
		Os principais conceitos utilizados nas 3 leis de Newton são: Dinâmica, Força, Movimento e Aceleração.
		O termo Dinâmica provém do grego dynamike, significa Forte; é a parte da física que estuda a relação entre força e movimento. A essência é estudar os movimentos e suas causas sem deixar de lados os conceitos da cinemática.
		Quanto à força está relacionada com o acto de empurrar, puxar, apertar, pressionar os objectos que estão a nossa volta, esses objectos de modificam pela acção das nossas Forças.
		O conceito da força está relacionado com as alterações da quantidade de movimento, geralmente quando se empurra ou puxa-se um objecto, ele não entra em movimento isso ocorre porque também passa actuar sobre ele uma força esta força que aparece toda vez que um corpo tende a entrar em movimento é chamado força de atrito.
As forças fundamentais da natureza:
		São aquelas que aparentemente não podem ser descritas em termos mais básicos e estão ligados as interações presentes em toda matéria existem quatro tipos de força da fundamental: Força Forte, Força Fraca, Força Electromagnética e Força Gravitacional cada um desses tipos de força actua sobre um ou mais tipos de partículas e é mediada por diferente bóson, confira os detalhes de cada um desses tipos de interação a seguir.
	Força Forte
		O nome curioso dessa interação deve-se a sua grande intensidade ela é responsável por manter os núcleos atômicos unidos lembre-se que o núcleo atômico é formado por prótons e nêutrons. Os neutros não possuem carga eléctrica mas os prótons são partículas dotadas de carga positiva desse modo existe uma intensa força de repulsão electromagnética entre os prótons. É uma força de curto alcance com cerca de metros, núcleos maiores que esse tende a ser instáveis, pois nesse caso a força electroestática é predominante trata-se da mais forte de todas as interações da natureza é mediada por bósons chamados de glúos, além disso, os Hádrons como prótons e nêutros por exemplo: são formados por trios de quarks, mantido exclusivamente pela acção de força forte que é mediada por bósons chamados de glúos.A força forte não actua entre os léptons( electrons, neutrinos, múons taúons) Pois eles não possuem a propriedade que define a intensidade da força forte a carga cor
		Na verdade os físicos notaram que a estabilidade nuclear é produzida pela presença de um novo tipo de força de interação entre partículas, a força nuclear forte, também chamada de força nuclear, é esta interação que mantém o núcleo atômico unido.
		Veja a importância da força núclear, a estabilidade nuclear está associada à força forte se ela não existisse os núcleos atômicos não existiriam, pois é ela que mantém o núcleo unido, na ausência da força forte a força dominante no núcleo seria a força electromagnética como os prótons possuem a mesma carga positiva, eles sofreriam uma intensa repulsão que provocaria o seu rápido afastamento impedindo que eles se aglutinassem para juntamente com os neutros produziam os núcleos. E obviamente, se os núcleos atômicos não existissem, os átomos não existiriam nem as moléculas ( que são formadas por átomos). Deste modo os seres humanos que são formados por moléculas, também não existiriam. pior ainda se a força forte não existisse a matéria que forma o universo, tal como conhecemos também não existiriam uma vez que até mesmo os prótons e os neutros não conseguiriam se forma. Lembre-se que os prótons e os neutros são formados por quarks e a interação entre os quarks se dá por meio de uma força forte.
Força Fraca
		Também conhecida como força nuclear fraca é uma das forças que actua no interior do núcleo atômico existem duas forças que actua no inteiro do núcleo atômico aforça nuclear forte e a força nuclear fraca vizinha de cerca de a força fraca é aproximadamente tão forte como a força electromagnética.
		Existem fenômenos que ocorrem no interior do núcleo atômico que embora também estejam relacionados com a estabilidade nuclear, não podem ser explicados sem que postulemos a existência de uma força, com características bastante diferentes da força nuclear forte.
		Entre estes fenômenos nucleares que exigem a presença de um novo tipo de interação está a radioactividade e o decaimento de partículas nucleares. A radioactividade é a parte integrante da nossa vida alguns elementos químicos possuem características especiais de emitir, espontaneamente partículas de alta energia a este fenômeno damos o nome de radioactividade.
		Um núcleo radioactivo é instável porque ele contém ou prótons demais ou neutros demais, como a conseqüência disso este núcleo ejeta espontaneamente partículas até se tornar estável ao fazer isso o átomo pode se transformar em outro elemento químico, processo este que é chamado de decaimento.
		As forças fracas também explicam os processos de decaimento nucleares de várias partículas elementares, tais como o decaimento de beta nuclear, o decaimento do pion, muon e de várias partículas espontâneas.
		A partícula mais comum que interage somente por meio da força fraca é o neutrino, representada pelo símbolo v ouviremos mais sobre o neutrino quando falarem sobre o processo de reação núcleares que ocorrem no interior das estrelas e determinam a evolução estelar
		A primeira teoria das interações fracas foi apresentadas por Fermi em 1933 mais tarde ela foi aperfeiçoada por Lee yang, feyman, Gell-mann entre outros na década de 90.Com o desenvolvimento das pesquisas ficamos sabendo que a força fraca é apenas um aspecto de uma força unificada mais geral chamada de força electrofraca que combina as propriedades da força fraca e força electromagnética.
Força Electromágnética
		A interação electromágnética ou força electromágnética é aquela que ocorre quando os corpos possuídos de cargas Eléctricas e ou corpos magnetizados interagem.
		As interações electromágneticas são descritas por uma parte da física chamada electrodinâmica esta é a teoria física que descreve os fenômenos electricos e magnéticos, ou seja, todos os processos de interação que ocorrem entre corpos carregados que interagem por meio de forças electromágneticas. A formulação clássica da electrodinâmica foi feita por James Clark Maxwell.
Interação entre corpos carregados: A lei de Coulomb
		Sabemos que os elétrons têm a carga negativa enquanto que os prótons têm cargas positivas desta forma quando dois corpos ou mais prótons e electrons ou mistura destas partículas são colocadas próximas, sempre ocorre o processo de interação electromagéntica.
		A interação não ocorre apenas entre Eléctros e prótons, mas sim entre os dois ou mais corpos quaisquer que possuam carga eléctrica. Já era conhecido que corpos possuidores do mesmo tipo de carga eléctrica se repeliam enquanto se as cargas fossem diferentes eles eram atraídos.
		Foi o físico francês Charles Augustin Coulomb que conseguiu a partir de experiências realizadas em seu laboratório colocarem estas observações sobre o comportamento de corpos carregados em uma fórmula matemática. Segundo Coulomb a força eléctrica entre duas partículas carregadas é dado por 
F= 
		Onde q e q᾿ são cargas eléctricas de dois corpos, d é a distância entre os corpos e k é a constante de eléctricidade( análoga à constante que surge quando estudamos a Gravidade) esta é a chamada lei de Coulomb
		Observe que uma vez que as cargas eléctricas podem ter sinais diferentes, a força calculada pode ser positiva ou negativa se ela for positiva significa que os corpos que têm as cargas eléctricas com mesmo sinal e, portanto se repelem se o sinal da força for netaiva isso nos mostra que as cargas electricas possuem sinais contrários e, portanto os corpos carregados atraem-se.
	
		As equações de Maxwell não são simples matematicamente, excepto para profissionais da ciência elas estabelecem uma intima relação entre os fenômenos eléctricos e magnético mostrado que estes são fenômenos isolados os fenômenos eléctricos produzem os efeitos magnéticos e vice versa, é por esta razão que os fenômenos eléctricos e magnéticos passam a ser tratado, por uma única teoria chamada electromagnetismo.
	As equações de Maxwell proposta em 1865
	
		As leis básicas de Eléctricidade e do magnetismo podem ser resumidas nas 4 equações seguintes escritas na forma diferencial.
Alcance da força electromagnética:
		Vimos anteriormente que a força electomagnética é cerca vezes maior que a força de gravidade, se ambas são forças de longo alcance então porque o motivo a gravitação e não o electromagnetismo domina as interações entre os corpos celestes? A gravitação domina as interações porque a maioria das regiões do espaço são electricamente neutrais, portanto não sentem a interação electromagnética.
	
Força Gravitacional
		A força gravitacional é somente actrativa e actua entre todas as partículas que possuem massa (Férmions) entanto é a mais fraca de todas as forças da natureza sendo praticamente inexpressivas em níveis atômicos e moleculares apesar de sua pequena intensidade em relação as outras forças fundamentais, apresenta o maior alcance( estende-se ao infinito) entre todas as forças fundamentais que é responsável por dar forma aos planetas sistemas planetários estrelas e até mesmo galáxias.
	
		Trata-se de uma força que cai com o inverno do quadrado da distância um dos desafios da fisical actual é incorporara força gravitacional à mecânica quântica. Neste âmbito existem teoria que afirmam que a força gravitacional é mediada por bóson de spin inteiro chamado gravito a força gravitacional é explicada apartir da teoria da relatividade geral de Albert Einstein, que afirma que grandes massas são capazes de distorcer a geometria do espaço de tempo, a propriedade pela intensidade dessa interação é a massa dos corpos
		A força Gravitacional entre a terra e um corpo em suas proximidades é o peso do corpo, a força gravitacional que o sol aplica sobre um planeta é responsável pelo seu movimento orbital.
		A força gravitacional que a terra exerce na lua ou em qualquer outro satélite artificial é responsável pela manutenção de sua orbita. As forças gravitacionais que o sol e a lua exercem sobre os oceanos são responsáveis pelas marés.
	A força gravitacional, embora seja mais fraca interação fundamental e a mais importante na astronomia para explicar a formação de estrelas, galáxias planetas por seguintes razões;
		1 Continua actuando com corpos electricamente neutros
		2- É sempre actrativa tornar-se muito intensa, porque em escala astronômica, as massas dos corpos tornam-se extremamente grandes.
		Todas demais forças que aparecem na física devem ser reduzidas a esses quatros interações.
	
Mediadores
		Após a física ter abandonado o conceito de acção a distancia foi introduzido o conceito de campo cada partícula criava à sua volta uma perturbação, seu campo, que era sentido pelas outras partículas. A teoria quântica de campos (TQC) introduziu o conceito de mediadores segundo o TQC cada força que existe na natureza é mediada pela troca de uma partícula que é chamado de mediador. Estes mediadores transmitem a força entre uma partícula e outra, assim a força gravitacional é mediada por uma partícula chamada gráviton, a força electromagnética é mediada pelo fóton, a força forte pelos gluons e as forças fracas pelas e que são chamados de bósons vectórias intermediários isto complica ainda mais o estado das interações entre partículas. Hoje sabendo que os prótons são partículas compostas por três quarks, vemos a interação entre dois prótons é na verdade, uma interação entre 6 quarks que trocam gluons incessantemente durante todo o processo só para te avisar, existem 8 tipos de gluons como você pode ver aqui não existe simplicidade.
	Força ou interação
FundamentalIntensidade
	 Teoria
	 Mediado
	 Forte
	 10
	Cromodinâmica
Quântica
	 Glúon
	 Electromagnética
	 
	Electrodinâmica
	 Fóton
	 Fraca
	 
	Flavordinâmica
	 e 
	 Gravitacional
	 
	Geometrodinâmica
	 Gravito
Intensidade
		Os valores acima atribuídos para as intensidades das forças não devem ser considerados de modo absoluto, você verá valores bastante diferentes em vários livros, em particular no que diz respeito à força fraca. O calculo desta razão entre elas, a força gravitacional é de longe a mais fraca de todas, porém é de maior alcance.
Conclusão 
		A interação forte e fraca devido ao seu alcance extremamente curto, na ordem das dimensões do núcleo dos átomos, só tem relevância para explicar fenômenos em escala nuclear, do ponto de vista macroscópico, só tem importância as interações electromagnéticas e gravitacional.
Referência Bibliográfica
1
1
 
 
INTRODUÇÃO
 
 
 
A física é a ciência que estuda os fenômenos naturais em todas as escalas apesar 
das infinidades de fenômenos.
 
 
 
Até ao momento estudamos vá
rios tipos de movimentos sem
, no entanto
 
nos 
preocupamos com as suas causas,
 
já sabíamos 
intuitivamente que para se modificar o 
movimento de um corpo é necessário a acção de um agente externo,
 
de facto na 
ausência completa de acção externa o corpo permanece num estado de movimento 
constante. A maneira pela qual o agente age sobre
 
um corpo é at
ravés
 
de actuação de 
uma força
, portanto
 
a Força nada mais do que a quantificação de acção de um corpo 
sobre o outro
 
 
 
A força pode ser definida como 
todo o
 
agente capaz de alterar o estado de 
movimento ou repouso de um corpo, imprimindo
-
lhe um
a aceleração
 
a favo
r ou 
contrária ao movimento.
 
 
 
Talvez a maior realização do espírito humano tenha sido o entendimento de que 
por detrás destas ínfimas de fenômenos estão quatro forças
 
(
Força forte, Fraca, 
Eletromagnéticas e Gravitacional
 
)
.
 
 
Problemática
 
 
 
 
Uma vez 
que as forças fundamentais provêm da natureza surge o seguinte 
interregno: Qual é o contributo das mesmas forças na evolução da ciência.
 
 
Objectivo do Trabalho
 
 
 
Objectivo geral
 
 
 
 
O presente trabalho tem como objectivo geral de Fazer abordagem sobre as 
forç
as fundamentais existentes na natureza.
 
 
Objectivo Específico
 
 
a)
 
Falar detalhadamente 
dos conceitos intuitivo das forças fundamentais.