[3º] Interações Fundamentais – As Forças Absolutas e Invisíveis (por Caio Biasoli)

Entender o funcionamento do universo será sempre o grande desafio da Física, que veio traduzindo a genialidade de ícones, como Newton e Einstein, ao longo do tempo em fórmulas matemáticas utilizadas até hoje. É com as contribuições de conceitos – antes ainda mais abstratos – destes gênios pioneiros que a Física se desenvolveu e amadurece a cada dia. As Interações Fundamentais demonstram esse amadurecimento e, como o próprio título diz, apesar de invisíveis, são absolutas, pois representam o que rege toda a matéria do universo.

Quando estudada a segunda lei de Newton, que determina que “qualquer aceleração é produzida por uma força que age sobre uma massa”, a fórmula não representa uma solução se não se sabe o que é a força. Porém, quando aplicado o conceito de gravidade, também de Newton, chega-se a um resultado quanto à aceleração. Então, haveria outras forças além da Gravidade? Bem, a comunidade científica acredita que existam quatro forças fundamentais da natureza: A própria Gravidade, a Eletromagnética, a Força Fraca e a Força Forte.

Uma força fundamental, ou interação fundamental, é um mecanismo pelo qual as mais simples partículas do universo, ou mediadores (específicos para cada força), interagem mutuamente. E ela só é fundamental quando não pode ser descrita através de outras interações. Imagine que todo corpo possui um campo no espaço a sua volta dado por alguma propriedade sua; por exemplo, todo corpo que tenha carga elétrica, possui um campo elétrico à sua volta. Quando este campo entra em “contato” com o campo elétrico de outro corpo, têm-se início a uma interação entre eles através da já citada troca de partículas ou mediadores. Em teoria, todos os fenômenos físicos da natureza podem ser explicados através dos quatro tipos de forças que agem em todo o universo, desde escalas microscópicas, como no interior de um átomo, à macroscópicas, como em grandiosas Supernovas.

 

Força (ou interação)
fundamental

Intensidade

Mediador

Forte

10

Glúon

Eletromagnética

10-2

Fóton

Fraca

10-13

W± e Z0

Gravitacional

10-42

Gráviton

(Fonte: http://www.on.br/certificados/ens_dist_2008/site/conteudo/modulo3/9-forcas/forcas.html) (Adaptado)

* Os números de intensidade da tabela não devem ser interpretados literalmente; são apenas para a comparação entre as forças.

Das quatro Interações Fundamentais da Natureza, a primeira a ser explicada matematicamente e também a mais popular é a Força Gravitacional. Ela é responsável por nos manter sempre a superfície do planeta Terra (mesmo se pularmos, voltaremos ao nosso ponto de origem), assim como mantém este mesmo planeta em órbita e não vagando aleatoriamente pelo espaço. Esta força atrativa (nunca repulsiva), apesar de possuir menor intensidade se comparada às outras interações, tem o maior alcance de todas elas porque age em toda matéria que possua massa no universo, ou seja, nele inteiro. Além disso, a Gravidade não pode ser absorvida, transformada ou evitada.

A Interação Eletromagnética é a força que atua em partículas carregadas, ou seja, ocorre entre cargas negativas e positivas ou entre corpos magnetizados. Assim como a força gravitacional, ela tem infinito alcance, porém é muito mais forte e pode ser atrativa (quando as cargas são positivas e negativas) ou repulsiva (quando ambas as cargas forem negativas, ou ambas positivas). É graças à força eletromagnética, por exemplo, que existem os átomos, pois é ela que mantém os elétrons (de carga negativa) orbitando os prótons (de carga positiva). Outros exemplos de manifestações desta força estão presentes em qualquer aparelho elétrico, na fricção entre dois objetos, nas diferentes viscosidades de líquidos, na impenetrabilidade de sólidos ou até mesmo na emissão ou absorção de luz.

As duas forças restantes são menos conhecidas por não serem visíveis, já que ambas se dão em escala atômica. A Força Forte é responsável por unir os prótons e nêutrons dos núcleos dos átomos, mesmo que sejam naturalmente repulsivos, dadas as suas cargas (positivas e neutras, respectivamente). Esta interação é tão poderosa que sua energia pode ser liberada na forma de bombas atômicas ou até alimentar as estrelas através de reações nucleares. Mas, apesar de sua inigualável força, o seu alcance não ultrapassa um milionésimo da milionésima parte de um centímetro. Já a Força Fraca explica outros fenômenos subatômicos: a radioatividade e o decaimento de partículas nucleares. Existem algumas moléculas que possuem núcleo radioativo, ou seja, possuem prótons ou nêutrons demais. Em reposta, num processo denominado decaimento, o núcleo ejeta partículas através da Força Fraca até ficar estável, podendo haver a transformação de um elemento químico em outro, como Urânio em Chumbo.

Enfim, as Interações Fundamentais da Natureza procuram explicar todo o conjunto complexo de fenômenos conhecidos até hoje e simplificá-los em quatro forças atuantes. É importante perceber que, sem elas, o universo não seria como é conhecido. Mais que isso, seria uma realidade inimaginável, pois a estruturação atômica ou até mesmo a formação de galáxias seriam impossíveis, bem como o desenvolvimento da vida.

Bibliografia

  • Vídeos:

Forças Fundamentais da Natureza 1 – http://www.youtube.com/watch?v=LHsL_4dmoxo

Forças Fundamentais da Natureza 2 – http://www.youtube.com/watch?v=Pq6rXDHcodk

Forças Fundamentais da Natureza 3 – http://www.youtube.com/watch?v=T5Ab5oolQvo

(Acessados 19/02/2011)

  • Websites:

http://www.profpc.com.br/Qu%C3%ADmica%20Nuclear%20x%20F%C3%ADsica%20Nuclear/F%C3%ADsica%20Nuclear/Intera%C3%A7%C3%B5es_fundamentais.htm (Acessado 19/02/2011)

http://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_interaction (Acessado 19/02/2011)

http://www.on.br/certificados/ens_dist_2008/site/conteudo/modulo3/9-forcas/forcas.html (Acessado 20/02/2011)

http://fisicaequimicaa.com.sapo.pt/apontamentos/f_fundamentais.pdf (Acessado 20/02/2011)

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