Topo
pesquisar

Forças fundamentais da natureza

Física

Existem quatro forças fundamentais da natureza que são responsáveis por todos os fenômenos conhecidos.
PUBLICIDADE

As forças fundamentais da natureza são aquelas que aparentemente não podem ser descritas em termos mais básicos e estão ligadas às interações presentes em toda a matéria. Existem quatro tipos de forças fundamentais: gravitacional, eletromagnética, forte e fraca. Cada um desses tipos de força atua sobre um ou mais tipos de partículas e é mediada por diferentes bósons. Confira os detalhes de cada um desses tipos de interação a seguir:

Força gravitacional

A força gravitacional é somente atrativa e atua entre todas as partículas que possuem massa (férmions), no entanto, é a mais fraca de todas as forças da natureza, sendo praticamente inexpressiva em níveis atômicos e moleculares. Apesar de sua pequena intensidade em relação às outras forças fundamentais, apresenta o maior alcance (estende-se ao infinito) entre todas as forças fundamentais e é responsável por dar forma aos planetas, sistemas planetários, estrelas e até mesmo galáxias.

Trata-se de uma força que “cai” com o inverso do quadrado da distância. Um dos desafios da Física atual é incorporar a força gravitacional à Mecânica Quântica. Nesse âmbito, existem teorias que afirmam que a força gravitacional é mediada por um bóson de spin inteiro chamado de gráviton. Atualmente, a força gravitacional é explicada a partir da Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, que afirma que grandes massas são capazes de distorcer a geometria do espaço-tempo. A propriedade responsável pela intensidade dessa interação é a massa dos corpos.

Força eletromagnética

A força eletromagnética pode ser tanto repulsiva quanto atrativa, em respeito ao sinal das cargas interagentes. É atuante entre partículas carregadas (como prótons e elétrons) e nela se inclui a força eletrostática, descrita pela Lei de Coulomb, e a força magnética, para partículas em movimento. Comparada à força gravitacional, é muito mais intensa e também age em longas distâncias (também se estende ao infinito), porém, a força elétrica resultante em níveis macroscópicos tende a ser nula, em razão da neutralidade da matéria, “perdendo” dessa forma para a interação gravitacional.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

A força eletromagnética é inversamente proporcional ao quadrado da distância, assim como a força gravitacional, e é mediada pelos bósons chamados de fótons, também responsáveis pela formação dos campos eletromagnéticos. A propriedade que mede a intensidade dessa força é a carga elétrica.

Força forte

O nome curioso dessa interação deve-se a sua grande intensidade: ela é responsável por manter os núcleos atômicos unidos, a despeito da grande força de repulsão eletrostática existente entre os prótons. É uma força de curto alcance, cerca de 10-15 m. Núcleos atômicos muito maiores que isso tendem a ser instáveis, pois, nesse caso, a força eletrostática é predominante. Trata-se da mais forte de todas as interações da natureza e é mediada por bósons chamados de glúons. Além disso, os hádrons, como prótons e nêutrons, por exemplo, são formados por trios de quarks, mantidos exclusivamente pela ação da força forte, que é mediada por bósons chamados de glúons. A força forte não atua entre os léptons (elétrons, neutrinos, múons, taúons), pois eles não possuem a propriedade que define a intensidade da força forte: a carga cor.

Força fraca

A interação fraca age entre os dois tipos de férmions: léptons e quarks. É a força responsável pelo decaimento radioativo, realizando a transformação de um tipo de quark em outro por meio da emissão de elétrons ou de pósitrons (antimatéria correspondente ao elétron). É cerca de um milhão de vezes mais fraca que a força forte, e o seu alcance é ainda menor, de apenas 10-18 m. Essa interação é mediada pelos bósons vetoriais intermediários W+, W- e Z.

A teoria da Física que reúne as interações da natureza, bem como as suas partículas mediadoras e interagentes, é o modelo padrão da Física de partículas. A figura a seguir apresenta as 17 partículas fundamentais:

 

Por Rafael Helerbrock
Graduado em Física

A maçã é sempre lembrada e relacionada à descrição da gravidade, fornecida por Isaac Newton
A maçã é sempre lembrada e relacionada à descrição da gravidade, fornecida por Isaac Newton

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Forças fundamentais da natureza"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm. Acesso em 09 de dezembro de 2019.

  • SIGA O BRASIL ESCOLA
Brasil Escola