Física Aplicada

sexta-feira, 2 de janeiro de 2026

Física Aplicada - Aula 06 - Equações das Leis do movimento de Newton

Um dos principais legados deixados por Isaac Newton foi a precisa explicação matemática para o movimento dos corpos. A Mecânica Newtoniana através de três leis mostrou-se capaz de predizer a trajetória de asteroides e o surgimento das marés, tornando-se um dos marcos da Física por trazer equações matemáticas para a explicação de fenômenos naturais.

2. Segunda lei de Newton - Lei da dinâmica: A resultante das forças aplicadas a um ponto material é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida: F = m.a [kg.m/s²].

A Segunda Lei de Newton pode ser equacionada a partir da fórmula a seguir, onde: m é a massa (Kg), Δv é a variação da velocidade (m/s) e Δt é a variação do tempo (s) .

As forças são grandezas vetoriais, portanto, são escritas com uma seta apontada sempre para direita acima de seu símbolo. Essa seta não indica o módulo ou a direção da grandeza vetorial, indica somente que elas são vetoriais. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força resultante aplicada sobre um corpo produz nele uma aceleração na mesma direção e sentido da força resultante.

3. Terceira lei de Newton - Lei da ação e reação: Quando um corpo 1 exerce uma força F12 sobre um corpo 2, este exerce no primeiro outra força F21 de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.

As forças de ação e reação em dois corpos distintos apresentam módulos e direções iguais, porém com sentidos opostos. Assim:

Essa lei permite-nos entender que, para que surja uma força, é necessário que dois corpos interajam, produzindo forças de ação e reação. Além disso, é impossível que um par de ação e reação forme-se no mesmo corpo.

Outra informação contida no enunciado da Terceira Lei de Newton indica que os pares de ação e reação têm a mesma intensidade, mesma direção, porém sentidos opostos. Assim, se produzirmos uma força direcionada para baixo sobre um corpo, receberemos dele uma força de reação direcionada para cima. Por exemplo: se estivermos usando patins e empurrarmos um carrinho de supermercado lotado de compras, seremos empurrados para trás, em decorrência da fraca intensidade da força de atrito entre as rodas dos patins e o piso.

Juntas, as três leis de Newton são usadas para descrever a dinâmica dos corpos, isto é, as causas que podem alterar seu estado de movimento. Em termos simples, as leis de Newton tratam de situações em que os corpos permanecem ou não em equilíbrio. Quando um corpo está sujeito a inúmeras forças que se cancelam, dizemos que ele encontra-se em equilíbrio estático ou dinâmico, ou seja, perfeitamente parado ou se movendo com velocidade constante e em linha reta.

Física Aplicada - Aula 05 - Equação da Lei de inércia de Newton

1. Primeira lei de Newton - Lei da Inércia: Um ponto material isolado ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme. F = 0.

Apesar de ser uma lei qualitativa, podemos esquematizá-la da seguinte forma:

A Primeira Lei de Newton é importante para a compreensão das condições de equilíbrio dinâmico e estático, onde a soma das forças que atuam em um corpo é igual a zero. Esse equilíbrio pode ser descrito pela seguinte expressão:

Equilíbrio estático (corpo em repouso): ΣF = 0 (força resultante zero);
Equilíbrio dinâmico (corpo em movimento retilíneo uniforme): ΣF = 0 (força resultante zero).

Essa lei diz que um corpo deverá manter-se em repouso ou se mover ao longo de uma linha reta com velocidade constante. Isso é a tendência que seu corpo tem de permanecer parado ou em velocidade constante.

Além disso, quanto maior for a massa de um corpo, maior será sua inércia. Assim, alterar o estado de movimento de um corpo de massa grande requer a aplicação de uma força maior. Corpos de massa pequena têm seu estado de movimento alterado facilmente com a aplicação de forças menos intensas.

A primeira Lei de Newton é pouco intuitiva: ao rolarmos uma bola no chão, ela para diante de nossos olhos. Jamais esperaríamos que ela rolasse eternamente. No caso descrito, porém, a bola está sujeita a uma força resultante que não é nula: há uma força de atrito entre a bola e a superfície do chão, desacelerando o objeto continuamente.

A Primeira Lei de Newton pode ser observada em diversas situações do cotidiano. Veja alguns exemplos práticos que ajudam a ilustrar o conceito de inércia:

Carro em movimento: quando você está dentro de um carro em alta velocidade e o motorista freia de repente, seu corpo tende a continuar em movimento, o que ilustra a inércia;
Ônibus em parada brusca: ao viajar de ônibus, se ele parar bruscamente, os passageiros que estão de pé tendem a cair para frente, pois seus corpos continuam o movimento que o ônibus estava seguindo;
Mesa com um livro sobre ela: um livro sobre uma mesa permanecerá em repouso até que uma força externa, como empurrá-lo, o mova. Esse é um exemplo de inércia de repouso;
Trem em movimento constante: se um trem se move em linha reta com velocidade constante, ele continuará assim até que forças, como o atrito ou a frenagem, alterem seu estado de movimento.

Exercícios sobre a primeira lei de Newton

Com esta lista de exercícios, você testa seus conhecimentos sobre a primeira lei de Newton, o princípio da inércia.

Questão 1 - (Unesp) As estatísticas indicam que o uso de cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:

a) primeira lei de Newton.

b) lei de Snell.

c) lei de Ampére.

d) lei de Ohm.

e) primeira lei de Kepler.

Questão 2 - (Fatec-SP) Ao estudar o movimento dos corpos, Galileu Galilei considerou que um corpo com velocidade constante permaneceria nessa situação caso não atuasse sobre ele qualquer força ou se a somatória das forças, a força resultante, fosse igual a zero. Comparando esse estudo de Galileu com o estudo realizado por Isaac Newton, lei da inércia, pode-se afirmar que, para Newton:

I – Um corpo com velocidade constante (intensidade, direção e sentido) possui força resultante igual a zero.

II – Um corpo em repouso, com velocidade constante e igual a zero, possui força resultante igual a zero.

III – Galileu considerou a velocidade constante (intensidade, direção e sentido) no movimento circular.

Está correto o que se afirma em:

a) I

b) I e II

c) I e III

d) II e III

e) I, II e III

Questão 3 - (Cefet-MG) A imagem mostra um garoto sobre um skate em movimento com velocidade constante que, em seguida, choca-se com um obstáculo e cai.

Ilustração traz garoto sobre skate em movimento e, depois, sua queda. A queda do garoto justifica-se devido à(ao):

a) princípio da inércia.

b) ação de uma força externa.

c) princípio da ação e reação.

d) força de atrito exercida pelo obstáculo.

Questão 4 - (UFRN) Considere um grande navio, tipo transatlântico, movendo-se em linha reta e com velocidade constante (velocidade de cruzeiro). Em seu interior, existe um salão de jogos climatizado, e nele, uma mesa de pingue-pongue orientada paralelamente ao comprimento do navio. Dois jovens resolvem jogar pingue-pongue, mas discordam sobre quem deve ficar de frente ou de costas para o sentido do deslocamento do navio. Segundo um deles, tal escolha influenciaria no resultado do jogo, pois o movimento do navio afetaria o movimento relativo da bolinha de pingue-pongue. Nesse contexto, de acordo com as leis da Física, pode-se afirmar que:

a) a discussão não é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial não inercial, não afetando o movimento da bola.
b) a discussão é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial não inercial, não afetando o movimento da bola.
c) a discussão é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial inercial, afetando o movimento da bola.
d) a discussão não é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial inercial, não afetando o movimento da bola.

Questão 5 - A respeito da definição da primeira lei de Newton, assinale a alternativa que a define corretamente:

a) Todo corpo tende a continuar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se o somatório das forças atuantes sobre ele for diferente de zero.

b) Todo corpo tende a continuar em repouso indefinidamente.

c) Todo corpo tende a continuar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se o somatório das forças atuantes sobre ele for nulo.

d) Todo corpo tende a continuar em movimento retilíneo uniforme indefinidamente.

e) Todo corpo tende a continuar em repouso se o somatório das forças atuantes sobre ele forem diferentes de zero.

Questão 6 - Sabendo que na Física muitas vezes nomeamos equações, unidades de medida e leis para homenagear grandes físicos, ainda que eles não as tenham desenvolvido, responda: quem foi o físico responsável por formular a primeira lei de Newton?

a) Isaac Newton

b) Galileu Galilei

c) Albert Einstein

d) Nicolau Copérnico

e) Arquimedes

Obs: "A primeira lei de Newton foi formada por sir Isaac Newton e publicada junto às suas outras leis em sua obra Princípios matemáticos da filosofia natural, em 1687".

Questão 7 - Qual dos exemplos abaixo não se trata de um exemplo da primeira lei de Newton?

a) Puxar rapidamente a toalha de uma mesa cheia de objetos.

b) Machucar-nos quando batemos em uma parede.

c) Colisão de um automóvel em que o passageiro foi arremessado.

d) Arremesar uma bola e errar o alvo, fazendo com que a bola continue seu movimento.

e) Astronauta vagando no espaço porque o cordão que o ligava à nave arrebentou.

Questão 8 - Podemos afirmar que a força resultante atuando sobre um corpo só será nula quando:

a) a massa do corpo for nula.

b) a aceleração for constante.

c) a velocidade for nula.

d) o deslocamento for nulo.

e) a velocidade for constante.

Questão 9 - A respeito da força necessária para alterar o movimento inercial dos corpos, sabemos que:

a) quanto menor for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para modificar o seu movimento.

b) quanto maior for a inércia de um corpo, menor será a força necessária para modificar o seu movimento.

c) quanto maior for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para modificar o seu movimento.

d) é impossível que a força consiga modificar o movimento inercial.

e) não existe nenhuma relação entre a força e a inércia de um corpo.

Questão 10 - Baseados nos estudos sobre o cálculo da inércia de um corpo, conseguimos descobrir que a inércia é:

a) proporcional à força do corpo e à aceleração.

b) proporcional à força do corpo e inversamente proporcional à aceleração.

c) inversamente proporcional à força do corpo e proporcional à aceleração.

d) inversamente proporcional à força do corpo e à aceleração.

e) proporcional à força do corpo e ao quadrado da aceleração.

quinta-feira, 1 de janeiro de 2026

Física Aplicada - Aula 04 - Leis básicas do movimento: Inércia, aceleração, ação e reação

Curiosamente, as mesmas leis que regem o movimento dos corpos sobre o nosso planeta também conseguem descrever o movimento dos corpos celestes. Estas leis básicas do movimento, na verdade apenas três leis, foram descobertas por Isaac Newton.

PRIMEIRA LEI DE NEWTON

1ª. Lei de Newton: “Um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme a menos que haja uma influência externa, ou seja uma força, atuando sobre ele.”

Esta lei, também chamada de Lei da Inércia, nos fala sobre a ação que deve ser feita para manter um corpo em movimento ou em repouso.

Tomemos um corpo inicialmente em repouso. Esse corpo jamais conseguirá sair do estado de repouso, a menos que receba a ação de uma força resultante não-nula.

Um corpo sozinho não exerce força sobre si mesmo. Logo, força é fruto da interação entre dois corpos.

SEGUNDA LEI DE NEWTON

Já o movimento de uma partícula é controlado pela Segunda Lei de Isaac Newton, que forma a base da mecânica clássica. Estes três conceitos são fundamentais para a física:

Massa: é uma medida da inércia de um corpo. Ela está relacionada com a dificuldade que temos para colocar um corpo em movimento. A massa de um corpo é representada pela letra m.
Força: é a infl uência externa sobre um corpo. Ela é representada pela letra F.
Aceleração: é uma variação no movimento. Esta variação pode ser de aumento ou diminuição na velocidade de um corpo e/ou de mudança na direção ou sentido de deslocamento do corpo. Ela é representada pela letra a.

2ª. Lei de Newton: “A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força aplicada, e inversamente proporcional à massa do objeto.”

Isto é, quanto maior a força que você aplicar a um objeto, maior será o seu grau de aceleração, e quanto mais massa tiver o objeto, menor o grau de aceleração.

Se considerarmos corpos que se movem com velocidades muito menores que a velocidade da luz, a massa do corpo é constante e a segunda lei de Newton pode então ser escrita como: F = m.a

É importante lembrar que a grandeza física força é uma grandeza vetorial, isto é, para caracterizá-la precisamos definir sua intensidade (módulo), sua direção de atuação e seu sentido.

TERCEIRA LEI DE NEWTON

Também é conhecida como Lei da Ação e Reação.

Se chamarmos de FAB a força que um corpo A exerce sobre um corpo B, então a terceira lei de Newton nos assegura que o corpo B exercerá uma força de mesmo valor e de sentido contrário sobre o corpo A, que representamos por -FBA. É importante ressaltar que ação e reação nunca se anulam, pois atuam sempre em corpos diferentes.

O sinal negativo caracteriza o sentido contrário que esta força tem em relação à primeira força. A Terceira Lei de Newton, pode então ser escrita como:

3ª. Lei de Newton: “Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exercerá uma força igual e em sentido oposto sobre o corpo A”

Esta terceira lei, na verdade, nos revela como é conservado o momentum de um corpo. Momentum (também chamado de “momento linear”) é definido como o produto da massa do corpo pela sua velocidade.

UNIDADES DE INTENSIDADE DE FORÇA

Quando você for estudar dinâmica irá usar exclusivamente o Sistema Internacional de Unidade (SI), que tem, para unidade de intensidade de força, o newton, cujo símbolo é N. Um newton (N) de força é suficiente para acelerar 1 quilograma (kg) de massa na taxa de 1 metro por segundo ao quadrado (m/s2). Observe que, de acordo com as regras de escrita do SI, a unidade “newton” se escreve com letra minúscula, embora venha do nome próprio “Newton”.

A intensidade de uma força pode ser medida através de um aparelho denominado dinamômetro, que é um instrumento constituído com uma mola que se deforma quando recebe a ação de uma força. Logo, para cada deformação produzida, temos o dispositivo indicando a intensidade da força aplicada.

Por razões históricas, às vezes aparece uma outra unidade de força, que não pertence ao SI: é o quilograma-força, cujo símbolo é kgf e tal que: 1 kgf = 9,81 N

A partir das definições das três leis de Newton poderíamos facilmente ser levados a pensar que elas descrevem todos os fenômenos que ocorrem na natureza envolvendo forças. Isto não é verdade. As leis de Newton descrevem a ação das forças sobre os corpos de grande tamanho, os chamados corpos macroscópicos. No entanto elas não nos dizem quais são as forças fundamentais, também chamadas de interações fundamentais, que ocorrem em todas as escalas de tamanho do Universo, sejam elas microscópicas ou macroscópicas. Quando estudamos o interior da matéria, como os átomos e as moléculas, vemos fenômenos muito diferentes daqueles que acontecem no nosso mundo diário. Para descrever estes fenômenos foi necessário introduzir diversos outros conceitos de forças na física.

Física Aplicada - Aula 03 - As Leis de Newton

Isaac Newton (Woolsthorpe 1643 – Londres 1727), físico, matemático e astrônomo inglês.

Contam que quando indagado sobre o porquê de seu conhecimento tão profundo das ciências, de suas contribuições tão brilhantes no campo da Matemática, da Física e da Astronomia, Newton teria respondido: “Se vi mais longe foi por estar de pé sobre ombros de gigantes”.
Uma forma elegante de dizer que sua obra era resultado de um processo que havia tido precursores da magnitude de Galileu, Copérnico e Kepler. As principais contribuições de Newton situam-se no campo da Ciência Natural e na Matemática (Binômio de Newton e Cálculo Infinitesimal). A ele se devem o desenvolvimento e a sistematização da Mecânica, a formulação da teoria da Gravitação Universal, experiências e leis relativas à reflexão, refração e decomposição da luz.

As Leis de Newton

Isaac Newton, em sua obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, enunciou as três leis fundamentais do movimento, conhecidas hoje como Leis de Newton. Sobre elas se estrutura a Dinâmica.

Primeira Lei de Newton - Princípio da Inércia

Um ponto material é chamado isolado quando não existem forças atuando nele ou quando as forças aplicadas ao ponto têm resultante nula. A primeira Lei de Newton estabelece que um ponto material isolado ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme. Desta lei resulta o conceito dinâmico de força: Força é a causa que produz num corpo variação de velocidade e, portanto, aceleração.

A primeira lei de Newton em sua formulação original: "Todo corpo continua em seu estado de repouso ou movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja obrigado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele".

Inércia: A tendência de um corpo de manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo com velocidade constante é chamada inércia. Por isso, a primeira lei de Newton é também chamada princípio da inércia. Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em movimento, mantendo constante sua velocidade vetorial.

Segunda Lei de Newton - Princípio da Dinâmica

A segunda Lei de Newton, também denominada Princípio Fundamental da Dinâmica, afirma que: A resultante das forças aplicadas a um ponto material é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida: F = m.a

Portanto, a força resultante produz uma aceleração com mesma direção e mesmo sentido da força resultante e suas intensidades são proporcionais.

A seguir, apresentamos a segunda lei em sua formulação original: "A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida".

Unidades no SI: Força: F => newton (N); Massa: m => quilograma (kg); aceleração: a => m/s² (metros por segundo ao quadrado).

Terceira Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação

Sabemos que as forças resultam da interação entre corpos. A terceira Lei de Newton, também denominada Princípio da Ação e Reação, refere-se às forças trocadas entre corpos. Ela afirma que: Quando um corpo 1 exerce uma força F12 sobre um corpo 2, este exerce no primeiro outra força F21 de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto. Uma das forças é chamada de AÇÃO e a outra de REAÇÃO. Assim, podemos dizer: A toda força de ação corresponde uma força de reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.

A formulação original da terceira lei, apresentada na obra “Princípios Matemáticos de Filosofia Natural”, é a seguinte: "A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas".

"A natureza e as leis da natureza estavam imersas em trevas; Deus disse ‘Haja Newton’ e tudo se iluminou.” - Prof. Sinésio Gomes

Referência: << https://osfundamentosdafisica.blogspot.com/2019/08/cursos-do-blog-mecanica.html >>

Física Aplicada - Aula 02 - Força Nuclear

A força nuclear é a força entre as partículas no núcleo de um átomo. Ela pode existir entre dois prótons, dois nêutrons ou entre um próton e um nêutron. A força nuclear é atrativa. Ela mantém os prótons e nêutrons unidos e é responsável pela estabilidade do núcleo. É uma força de curto alcance, com um alcance da ordem da dimensão do próton, que se anula a uma distância específica.

A força nuclear depende do spin. No entanto, ela é independente da carga, o que significa que as forças entre dois prótons, dois nêutrons e um próton e um nêutron são aproximadamente as mesmas quando as forças eletromagnéticas são ignoradas.

Propriedades da Força Nuclear: Aqui estão alguns fatos e características da força nuclear. Classificada em força nuclear forte e força nuclear fraca, ocorre entre núcleos, como prótons e nêutrons. É de curto alcance e finito (da ordem da dimensão do próton). A força nuclear forte é 137 vezes mais poderosa que a força elétrica. Não afeta as propriedades físicas e químicas de uma substância. É Detectado por meio de reações nucleares e radioatividade e dependente do spin das partículas.

Tipos: Forças Nucleares Fortes e Fracas: A força nuclear pode ser classificada em dois tipos.

Força Nuclear Forte: A força atrativa garante a unidade do núcleo, mantendo unidas todas as partículas fundamentais, como prótons, nêutrons e quarks. Essa força é responsável pela radiação alfa.
Força Nuclear Fraca: A força que atua dentro dos nucleons individuais e que, ocasionalmente, leva à transformação de um nêutron em um próton e vice-versa. Essa força é comumente observada durante o decaimento beta.

Tanto a força nuclear forte quanto a fraca estão presentes no núcleo de um átomo. Ambas atuam sobre os quarks que compõem os prótons e nêutrons. Elas têm um alcance curto e finito e são mais poderosas que a gravidade.

Força nuclear forte versus força nuclear fraca

Força Nuclear Forte

Definição: A força atrativa entre as partículas fundamentais que compõem um núcleo.
Responsável por manter os quarks unidos nos bárions; e prótons e nêutrons em um núcleo.
Força Relativa: 1;
Faixa: 10-15 m;
Portadores de força: Glúons;
Descrito por: Cromodinâmica quântica;
Exemplo: A força entre um nêutron e um próton.

Força Nuclear Fraca:

Definição: A força que transforma um nêutron em um próton durante o decaimento radioativo de núcleos específicos.
Responsável por: Decaimento radioativo e nucleossíntese;
Força Relativa: 10 -6;
Faixa: 10-18 m;
Portadores de força: Bósons W e Z;
Descrito por: Dinâmica quântica de sabores;
Exemplos: Decaimento beta do urânio-235;

Aqui estão algumas das aplicações da força nuclear.

Usina nuclear;
Armas nucleares;
Diagnóstico e tratamento médico avançados;
A datação por radiocarbono (determina a idade dos materiais orgânicos a partir da abundância de isótopos de carbono);
Determine a idade da Terra;
Responsável pela existência do Sol.

Diferença entre a força gravitacional e a força nuclear:
Força gravitacional

Ocorre entre: Objetos astronômicos;
Ocorre em: Espaço;
Faixa: Infinito;
Força: Mais fraca que a força nuclear;

Força Nuclear

Ocorre entre: Partículas fundamentais;
Ocorre em: Núcleo de um átomo;
Faixa: Curto alcance;
Força: Mais forte que a força gravitacional.

Quando um núcleo atômico ganha um próton, ocorre uma interação entre a força nuclear forte e a repulsão eletrostática dos prótons. Esse processo pode liberar ou absorver energia, dependendo da estabilidade do novo núcleo formado. Se o núcleo resultante tiver maior energia de ligação nuclear (mais estável), a diferença de energia será liberada na forma de radiação, como ocorre na fusão nuclear no Sol. Já em casos onde o núcleo se torna menos estável, energia precisa ser absorvida. A energia liberada pode ser calculada pela equação E=Δm⋅c^2 , onde Δm é o defeito de massa e c é a velocidade da luz, sendo tipicamente medida em MeV. Exemplos práticos incluem a formação de isótopos e os processos de fusão nuclear que alimentam as estrelas.

Física Aplicada - Aula 01 - Forças fundamentais da natureza

Forças são muito comuns no nosso cotidiano. Ao segurarmos uma bola, ao subirmos uma escada, quando empurramos um carrinho de supermercado, quando pulamos uma corda e em tantos outros exemplos são forças que estamos realizando.

Apesar de o termo “força” abrigar uma noção quase intuitiva, é importante entender que, do ponto de vista da Física, a noção de força está intimamente relacionada com a alteração do estado de movimento de uma partícula, isto é, a presença de forças entre as partes da matéria se faz sentir através de um movimento de afastamento (forças repulsivas) ou de aproximação (forças atrativas) das mesmas. Portanto: as forças resultam da capacidade das várias partes do Universo (e da matéria) de interagirem.

Interações fundamentais

As forças são divididas em duas categorias: as interações fundamentais e as forças que derivam delas.

O universo que conhecemos existe porque as partículas que o compõe interagem. Lembra se do átomo?

Lá temos os elétrons, que têm carga negativa, que são atraídos pelo núcleo, composto de prótons, com carga positiva, e de nêutrons sem carga elétrica. Se os elétrons não fossem atraídos pelo núcleo, não existiriam os átomos e, portanto, não existiriam todas as coisas que conhecemos, inclusive nós mesmos. Essa força é a eletromagnética!

Mas existem mais três, ou seja, são quatro as interações fundamentais. Essas interações incluem forças atrativas e repulsivas, decaimento e aniquilação. Elas são conhecidas por interação: gravitacional, eletromagnética, forte e fraca. Todas as demais forças da natureza são derivadas dessas.

Portanto até o momento são reconhecidas quatro forças fundamentais da natureza. Duas delas são constatadas facilmente, ao passo que as outras agem dentro dos núcleos de átomos, sendo pouco familiar a maioria das pessoas.

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 – É a força que nos mantém presos a Terra, os planetas orbitando ao redor do Sol e a nossa galáxia unida. É a mais fraca das forças. A força gravitacional é somente atrativa e atua entre todas as partículas que possuem massa (férmions), mas 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 – Ela pode ser atrativa ou repulsiva. Permite a ligação entre os elétrons e os núcleos atômicos, assim como a união dos átomos para formar as moléculas e a matéria. A emissão e absorção de luz e outras formas de radiação estão relacionadas à força eletromagnética. É muito mais intensa que a gravitacional. 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. 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 nuclear forte – É a responsável pela coesão do núcleo do átomo. Proporciona a atração entre prótons e nêutrons no núcleo atômico. É extremamente intensa e a interação mais forte de todas as forças. 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 nuclear fraca – É a força que produz instabilidade em certos núcleos atômicos. Ela é a responsável pela emissão de elétrons por parte do núcleo de algumas substâncias radioativas, num processo denominado decaimento beta. Sua intensidade é menor que a da força eletromagnética. 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.

Física

Física (do grego antigo: φύσις physis "natureza") é a ciência que estuda a natureza e analisa as relações e propriedades dos seus fenômenos, além de descrever e explicar a maior parte das consequências deles. Busca a compreensão científica dos comportamentos naturais e gerais do mundo em nosso entorno, desde as partículas elementares até o universo como um todo.