Forças Fundamentais da Natureza - Força Nuclear Forte

Os fenômenos do mundo material são descritos introduzindo-se uma variedade de forças diferentes como a força peso, a força de atrito entre superfícies secas, a força de viscosidade, a força normal, as forças elásticas de deformação dos corpos e a força eletrostática (coulombiana), só para citar alguns exemplos. Contudo, descrevendo-se os fenômenos em termos de seus componentes microscópicos básicos e suas interações mútuas, aquela variedade de forças pode ser compreendida em termos de apenas quatro interações fundamentais: a gravitacional, a nuclear fraca, a eletromagnética e a nuclear forte.

Antes do Big Bang, o Universo era uma singularidade infinitesimalmente pequena, onde estas 4 forças estavam confinadas em um único ponto. Logo após o Big Bang, a gravidade foi a primeira que separou-se das demais forças e assim por diante. As leis de Einstein ainda não tinham sido aplicáveis, então o Universo se expandiu mais rápido que a luz.

A cada dia explicarei uma das quatro forças fundamentais.

FORÇA NUCLEAR FORTE

Um átomo é formado por um núcleo e uma eletrosfera. O núcleo é constituído por prótons (cargas positivas) e nêutrons (partículas sem carga elétrica), além dos elétrons (cargas negativas) na eletrosfera que giram ao redor do núcleo em determinadas órbitas.  Do estudo de eletricidade sabemos que cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinal contrário se atraem, sendo assim, como é possível que os prótons, cargas de sinal positivo, fiquem todos no núcleo atômico?

Isso é possível , graças a força nuclear forte, que é representada pelo contato entre os quarks e glúons.

QUARKS

Os quarks são uma das partículas fundamentais do Universo (a outra partícula fundamental são os léptons – constituintes dos elétrons) e se caracterizam por estarem no núcleo atômico. Mais precisamente nos prótons e nos nêutrons: uma vez que os prótons e os nêutrons são nada mais que uniões de quarks de determinadas cargas e massas.

Basicamente, são classificados 6 tipos de quarks (nomeados em flavors – sabores, em inglês). Mas apenas dois realmente nos interessam: dado a sua importância na formação das partículas subatômicas. São eles: quarks Up e Down.

Os quarks Up possuem carga positiva, e os Down negativa. Para a formação de um próton necessita-se de dois quarks Up e um Down; para um nêutron, 2 quarks Down e um Up.

Observe que os quarks Up possuem carga positiva e os Down carga negativa, por isso que os nêutrons não apresentam carga: já que os sinais dos quarks se anulam.  As massas dos quarks são extremamente pequenas.

GLÚONS

Os glúons, mais uma espécie de partículas fundamentais – mas desprovidos de massa ou carga elétrica-, são os mediadores das interações entre os quarks, funcionando como uma “cola” (glue – em inglês) que os mantêm unidos. Portanto, são os glúons que “seguram” os quarks Up e Down de modo a constituir os prótons e os nêutrons. Dessa interação glúon-quark é originada a força nuclear forte – que tem como papel fundamental manter os quarks juntos uns aos outros, bem como os nêutrons e prótons no núcleo atômico.

O tempo de vida dos glúons, (assim como dos prótons, nêutrons e quarks) é infinito.

A força nuclear forte mantém a coesão do núcleo atômico e garante a união dos quarks para formarem os prótons e os nêutrons, assim como a ligação dos prótons entre si, equilibrando a força eletrostática repulsiva entre cargas de mesmo sinal. A força nuclear forte é mais intensa das quatro forças fundamentais. Sua intensidade é 10^38 vezes maior que a força gravitacional, a mais fraca das quatro. Entretanto, sua ação só se manifesta para distâncias menores que 10^(-15) m, isto é, dimensões inferiores às do núcleo atômico. A intensidade da força nuclear forte diminui rapidamente quando há a separação entre as partículas, praticamente se anulando quando a distância assume as dimensões de alguns diâmetros nucleares.

Fonte: www.infoescola.com

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Forças Fundamentais da Natureza - Força Eletromagnética

Os fenômenos do mundo material são descritos introduzindo-se uma variedade de forças diferentes como a força peso, a força de atrito entre superfícies secas, a força de viscosidade, a força normal, as forças elásticas de deformação dos corpos e a força eletrostática (coulombiana), só para citar alguns exemplos. Contudo, descrevendo-se os fenômenos em termos de seus componentes microscópicos básicos e suas interações mútuas, aquela variedade de forças pode ser compreendida em termos de apenas quatro interações fundamentais: a gravitacional, a nuclear fraca, a eletromagnética e a nuclear forte.

Antes do Big Bang, o Universo era uma singularidade infinitesimalmente pequena, onde estas 4 forças estavam confinadas em um único ponto. Logo após o Big Bang, a gravidade foi a primeira que separou-se das demais forças e assim por diante. As leis de Einstein ainda não tinham sido aplicáveis, então o Universo se expandiu mais rápido que a luz.

A cada dia explicarei uma das quatro forças fundamentais.

FORÇA ELETROMAGNÉTICA

Nós, seres humanos, e todos os animais e plantas, além dos objetos, possuímos massas e estamos sujeitos à força gravitacional do planeta Terra. O que impede que sejamos todos aglomerados em torno do núcleo terrestre em uma única massa disforme? O que mantém nossos corpos coesos?

Também é fato que a maior parte da matéria é constituída de espaços vazios (basta vermos o modelo atômico clássico e compararmos as distâncias entre prótons e nêutrons com os elétrons). Então, o que impede que um bloco de madeira atravesse uma mesa por entre esses espaços vazios? A resposta a todas essas perguntas é a existência de outro tipo de interação entre os corpos: a força eletromagnética.

HISTÓRICO

Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Öersted descobriu que a corrente elétrica num condutor está associada a um campo magnético. Dez anos mais tarde, Michael Faraday, físico inglês, e Joseph Henry, físico norte-americano, descobriram que a variação de um campo magnético induz uma corrente elétrica num condutor. Com a união desses estudos surgiu o eletromagnetismo.

Em 1837, James Clerk Maxwell, físico inglês, apresentou um trabalho no qual, matematicamente, ele unificava as forças elétricas e magnéticas, assumindo de vez a existência da força eletromagnética.

A partir da consolidação da teoria do eletromagnetismo, surgiram inúmeros experimentos e inventos, como o gerador de corrente alternada, desenvolvido por Nikola Tesla, e a lâmpada elétrica, criada por Thomas Alva Edison. A teoria de Maxwell ainda foi essencial para Albert Einstein, que buscando interpretar as relações estabelecidas entre o magnetismo e a eletricidade, conseguiu formular a teoria da relatividade, também baseada em estudos de Henri Poincaré e Hendrik Lorentz.

No século XX, as explicações da teoria do eletromagnetismo foram ainda mais sofisticadas. O resultado foi a união deste estudo com o da mecânica quântica, dando origem a teoria quântica eletromagnética, também conhecida como eletrodinâmica quântica, em 1940.

FORÇA ELETROMAGNÉTICA

A força eletromagnética tem a ver com praticamente todos os fenômenos físicos que se encontram no cotidiano, com exceção da gravidade. Isso porque as interações entre os átomos são regidas pelo eletromagnetismo, já que são compostos por prótons e elétrons, ou seja, por cargas elétricas. Mas é importante destacar que, de uma forma ou de outra, essa interação atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino. Assim podem-se incluir fenômenos químicos e biológicos como consequência do eletromagnetismo.

A partícula mediadora da força eletromagnética é o fóton (uma forma de descrever a luz como partículas indivisíveis). Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz (fótons), que é responsável pela transmissão da força eletromagnética. Tal constatação nos permite afirmar que a força eletromagnética entre dois corpos não é transmitida instantaneamente - e, sim, na velocidade da luz.

O eletromagnetismo foi imprescindível para o avanço tecnológico e a transformação da sociedade como a conhecemos atualmente. Graças aos estudos do eletromagnetismo, foi possível criar equipamentos indispensáveis para a vida contemporânea, como os motores elétricos, transformadores de tensão, forno micro-ondas, antenas de transmissão de dados e os cartões magnéticos. Os telefones móveis funcionam através das ondas eletromagnéticas, fundamentais para as comunicações sem fio. A importância desta teoria da física pode ser vista todos os dias, nos mais variados equipamentos elétricos e eletrônicos, que não existiriam sem estes estudos.

Fonte: fisicanamenterj.blogspot.com.br

          www.resumoescolar.com.br

Forças Fundamentais da Natureza - Força Nuclear Fraca

Os fenômenos do mundo material são descritos introduzindo-se uma variedade de forças diferentes como a força peso, a força de atrito entre superfícies secas, a força de viscosidade, a força normal, as forças elásticas de deformação dos corpos e a força eletrostática (coulombiana), só para citar alguns exemplos. Contudo, descrevendo-se os fenômenos em termos de seus componentes microscópicos básicos e suas interações mútuas, aquela variedade de forças pode ser compreendida em termos de apenas quatro interações fundamentais: a gravitacional, a nuclear fraca, a eletromagnética e a nuclear forte.

Antes do Big Bang, o Universo era uma singularidade infinitesimalmente pequena, onde estas 4 forças estavam confinadas em um único ponto. Logo após o Big Bang, a gravidade foi a primeira que separou-se das demais forças e assim por diante. As leis de Einstein ainda não tinham sido aplicáveis, então o Universo se expandiu mais rápido que a luz.

A cada dia explicarei uma das quatro forças fundamentais.

FORÇA NUCLEAR FRACA

A força nuclear fraca é representada pelo decaimento radioativo e é responsável pela chamada radioatividade beta, descoberta por Marie Curie (1867-1934), na qual um nêutron dentro do núcleo atômico se transforma em um próton , criando, ao mesmo tempo, um elétron e uma outra partícula conhecida como antineutrino, ambas lançadas para fora do núcleo.

Ao contrário da força nuclear forte, também afeta os léptons (partículas quânticas que formam os elétrons, múons, taus e neutrinos).

Em 1968, Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg unificaram a força eletromagnética e a interação fraca, mostrando-as como dois aspectos de uma única força, agora chamado de força eletro-fraca. Essa interação desempenha um papel fundamental na produção de energia pelo Sol.

No Modelo Padrão da física de partículas a interação fraca é causada pela emissão ou absorção de bósons W e Z . Bósons W e Z são muito mais pesados ​​e lentos do que os prótons ou nêutrons: o bóson Z chega a ser mais de 22 mil vezes mais massivo que um quark Up.  Isso faz com que  a força fraca tenha um alcance muito curto. A interação nuclear fraca é denominada força fraca porque a sua intensidade de campo ao longo de uma determinada distância é normalmente várias ordens de grandeza menor do que a da força nuclear forte e eletromagnetismo nuclear.

A interação fraca é responsável tanto pela desintegração radioativa e fusão nuclear de partículas subatômicas. A maioria dos férmions irá decair por uma interação fraca ao longo do tempo. Exemplos importantes incluem decaimento beta, e a produção de deutério e hélio a partir de hidrogênio que alimenta processo termonuclear do sol. Tal decadência também faz a datação por radiocarbono possível, como carbono-14 decai através da interação fraca para nitrogênio- 14. Ele também pode criar radioluminescência , comumente usado em iluminação de trítio.

Bósons W-Z

Os Bósons W e Z são os bósons mediadores da força nuclear fraca, e se diferem apenas pela carga de atuação: os bósons W atuam como mediadores em interações fracas de partículas carregadas, sendo W+ para as partículas carregadas negativamente ou W- para as partículas carregadas positivamente. Constituindo, assim as chamadas correntes carregadas; os bósons Z são neutros e, portanto, atuam em interações fracas de partículas de carga nula. Constituem correntes neutras.

Fonte: www.infoescola.com

             cienciaetecnologias.com

Forças Fundamentais da Natureza - Gravidade

Os fenômenos do mundo material são descritos introduzindo-se uma variedade de forças diferentes como a força peso, a força de atrito entre superfícies secas, a força de viscosidade, a força normal, as forças elásticas de deformação dos corpos e a força eletrostática (coulombiana), só para citar alguns exemplos. Contudo, descrevendo-se os fenômenos em termos de seus componentes microscópicos básicos e suas interações mútuas, aquela variedade de forças pode ser compreendida em termos de apenas quatro interações fundamentais: a gravitacional, a nuclear fraca, a eletromagnética e a nuclear forte.

Antes do Big Bang, o Universo era uma singularidade infinitesimalmente pequena, onde estas 4 forças estavam confinadas em um único ponto. Logo após o Big Bang, a gravidade foi a primeira que separou-se das demais forças e assim por diante. As leis de Einstein ainda não tinham sido aplicáveis, então o Universo se expandiu mais rápido que a luz.

A cada dia explicarei uma das quatro forças fundamentais.

FORÇA GRAVITACIONAL

A Gravidade é tida como a mais fraca das interações, mas esta é a interação que tem o mais longo alcance. É uma força de atração que, diferente de outras interações, atua entre absolutamente todas as partículas no universo. Devido ao seu longo alcance, e da propriedade de depender somente da massa dos objetos e independente de sua carga etc., a maioria das interações entre objetos separados por escala de distância maiores que de um planeta, por exemplo, são predominantemente devidas à gravidade. 

É sempre atrativa, nunca repulsiva. Esta força junta a matéria, é responsável por você ter peso, por maçãs caírem das árvores, por manter a Lua na sua órbita à volta da Terra, os planetas confinados nas suas órbitas à volta do Sol, e por segurar galáxias em grupos.

A gravidade é responsável por fenômenos de larga-escala como galáxias, buracos negros e a hipotética expansão do universo, como também os mais elementares fenômenos astronômicos como a órbita dos planetas. Na experiência cotidiana, a interação gravitacional aparece como o peso dos corpos e a queda de objetos.

A gravidade também é responsável pelas marés, pois, embora muito maior que a Lua, o Sol tem menor efeito sobre as marés, em virtude de sua distância à Terra ser muito grande. A elevação das águas, contudo, é muito mais acentuada quando os três corpos estão alinhados, o que é verificado duas vezes por mês: na Lua Cheia e Lua Nova. São as chamadas marés vivas. Quando o Sol, a Lua e a Terra estão dispostos em ângulo reto (sendo a Terra o vértice), a variação das marés é menor. São as marés mortas.

A interação entre dois corpos de massas M e m separadas por uma distância r, foi estudada por Isaac Newton e expressa em forma de equação pela primeira vez em 1687 como sendo dada pela força F:

onde G é denominada constante da gravitação universal, e acredita-se que seja a mesma em qualquer parte do Universo. Assim percebemos que a intensidade desta força decai com o inverso do quadrado da distância entre um corpo e outros.

Sua generalização relativística é a teoria da Gravitação de Einstein, também chamada de Teoria da Relatividade Geral de Einstein, segundo a qual o fenômeno é uma consequência da curvatura espaço-tempo que regula o movimento de objetos inertes.

Fonte: cienciaxreligiao.blogspot.com.br
             www.misteriosdouniverso.net

Algumas Curiosidades sobre Galileu Galilei

1. O físico, matemático, astrônomo e filósofo Galileu Galilei nasceu na cidade de Pisa em 1 564 e morreu em Florença em 1 642.

2. Galileu foi o mais velho dos sete filhos de Vicenzo Galilei e Giulia Ammanati di Pesci.

3. Ele nunca se casou, mas teve três filhos – duas meninas e um menino – com Marina Gamba, com que vivera por um tempo. As meninas foram colocadas em conventos, onde passaram boa parte da vida.

4. Por vontade de seu pai, estudou medicina durante dois anos. No entanto, desistiu do curso para estudar matemática, que também não chegou a completar. Desenvolveu os seus dons estudando por conta própria durante muito tempo.

5. Acredite se quiser, mas para conseguir uma vaga na Universidade de Pisa, Galileu tentou provar a existência do inferno de Dante Alighieri, autor do clássico A Divina Comédia, através de cálculos matemáticos. De acordo com ele, o inferno seria cônico, com a parte mais profunda no centro da Terra. E o teto, imagine só, ficaria próximo da cidade de Jerusalém.

6. Aos 24 anos já era um cientista renomado em Pisa, onde passou a lecionar matemática. Foi nessa época que, segundo reza a lenda, teria feito o experimento pelo qual jogou dois objetos da Torre de Pisa, provando que a aceleração de um objeto em queda não é proporcional ao peso.

7. O experimento da Torre de Pisa não passa mesmo de uma lenda repetida até hoje, assim como a história de que ao negar a hipótese de que a Terra girava em torno do sol perante a Inquisição, Galileu teria tido: “Mas que gira, gira”.

8. Ao contrário do que muitos imaginam, não foi ele quem inventou o telescópio. Galileu apenas aperfeiçoou o instrumento com lentes mais potentes. O telescópio foi inventado em 1 608 na Holanda.

9. Galileu aperfeiçoou o telescópio mesmo sem nunca ter visto um. A façanha foi realizada através de descrições. O primeiro aumentava nove vezes, e o segundo 30 vezes.

10. Descobriu as seguintes luas de Júpiter: Io, Ganimedes, Calixto e Europa, atualmente conhecidas como “luas galileanas”. Descobriu também as montanhas lunares, as manchas solares, as fases de Vênus e o planeta Saturno (que disse possuir “orelhas”).

11. Convencido por suas descobertas astronômicas, defendeu a tese heliocêntrica de Nicolau Copérnico (de que a Terra não era o centro do universo). Uma vez que essa teoria era contrária aos dogmas da Igreja Católica, Galileu sofreu dois processos. Além de ser obrigado a negá-la em público, ele foi condenado a passar o resto da vida em prisão domiciliar.

12. Galileu bem que tentou burlar a censura da ICAR à teoria heliocêntrica de Copérnico escrevendo sua obra Diálogo Sobre os Dois Máximos Sistemas de Mundo, publicada em 1 632, na forma de uma conversa entre três sábios, cada qual defendendo um modelo. O primeiro problema foi que o defensor da teoria geocêntrica (que a Terra gira em torno do sol) era um tanto abobalhado (um “anão mental” e “idiota”, segundo o livro). O segundo foi que muitos imaginaram ser ele uma caricatura do papa Urbano VIII.

13. Em virtude da censura imposta pelas autoridades eclesiásticas, seus escritos só foram publicados 60 anos após sua morte. O processo que sofreu só foi revisto 300 anos depois, quando a ICAR decidiu pela absolvição.

14. Mesmo afetado por problemas de visão, Galileu continuou trabalhando com a ajuda de dois discípulos. Morreu cego aos 78 anos.

15. Entre as suas criações estão o compasso geométrico, a balança hidrostática, o termobaroscópio (aparelho que originalmente serviria para medir a pressão atmosférica, mas acabou servindo como termômetro), uma régua calculadora e o binóculo.

16. Uma observação importante: Não foi em virtude das suas invenções ou descobertas que Galileu se tornou vital para a história do conhecimento científico, mas porque foi o primeiro a combinar observação experimental com a descrição teórica dos fenômenos. E outras palavras, podemos dizer que ele foi o pioneiro na utilização do método científico.

Fonte: http://www.maiscuriosidade.com.br

Dicas para resolver exercícios de Física!

A Física é classificada por muitos como uma das disciplinas mais difíceis a serem aprendidas, em razão das inúmeras teorias, leis, princípios, equações etc. Não existe mágica para resolver questões, na verdade, é necessário muito estudo e dedicação. Contudo, se você tem dificuldade com essa disciplina, existem alguns passos importantes que podem tornar a resolução dos exercícios mais simples. Confira abaixo algumas dicas para resolver exercícios e compreender melhor essa área do conhecimento!

1. Seja um bom leitor!

A capacidade de interpretação de texto é essencial para o estudo de Física. Muitos alunos julgam a disciplina como difícil por não conseguirem entender os enunciados. Manter o hábito da leitura é fundamental para desenvolver uma alta capacidade de interpretação e não ficar perdido diante de um enunciado longo, como é o caso dos enunciados do Enem.

2. Conheça a teoria!

A Física é uma ciência que possui teorias riquíssimas e muito bem elaboradas por diversos ícones dessa ciência. Tentar resolver um exercício de Física sem conhecer a teoria que explica o fenômeno em questão pode ser o caminho certo para o erro.

3. Anote os dados!

Ao longo do enunciado das questões, os dados necessários para a sua resolução vão sendo fornecidos. É extremamente importante listar os dados fornecidos para ter de forma acessível tudo o que será necessário para a resolução da questão. Caso os dados não sejam listados, a todo momento que a necessidade de seu uso surgir, você terá que ler novamente o enunciado e procurar a informação desejada. Isso pode fazer com que você se perca na resolução do exercício.

4. Identifique a pergunta!

Todos os exercícios possuem algo chamado de comando da questão, que é justamente a pergunta do exercício, aquilo que você deve encontrar. É muito importante que o comando da questão esteja bem claro e entendido, pois somente assim os caminhos para a resolução poderão ser encontrados.

5. Confira as unidades de medida!

Sempre existem as unidades de medida corretas a serem utilizadas, portanto, é de suma importância conferir se todos os dados estão de acordo com o Sistema Internacional de Unidades. O uso de unidades de medida incorretas compromete completamente a resolução do exercício.

6. Analise as equações!

Depois de anotar os dados, entender o comando da questão e colocar todas as unidades de medida de acordo com o Sistema Internacional, deve-se procurar na teoria qual ou quais equações podem ser utilizadas para solucionar o problema. Existem casos em que mais de uma equação pode ser utilizada. Quando isso acontecer, opte pelo caminho mais simples.