FORÇAS DA NATUREZA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CAMPUS DE TOLEDO

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CECE

ENGENHARIA QUÍMICA

FORÇAS DA NATUREZA

Setembro – 2014

TOLEDO – PR

KETHLIN MAYARA DE OLIVEIRA

FORÇAS DA NATUREZA

Trabalho apresentado à disciplina de Física I para obtenção de nota parcial do 2º ano do curso de graduação de Engenharia Química - Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE, sob a supervisão da Professora Rose de Lucca.

Setembro – 2014

TOLEDO– PR

INTRODUÇÃO

O funcionamento harmonioso do universo pode ser explicado através de quatro tipos de forças. Convivemos rotineiramente com pelo menos duas delas, mas dificilmente questionamos sua existência. Devido a sua importância fundamental, a compreensão destas interações ocupa a atenção dos físicos por meio século e continua até hoje.

De um modo geral, em todos os fenômenos físicos estão envolvidos apenas quatro tipos de interações fundamentais, chamadas também de forças da natureza, representadas por quatro diferentes forças: a força gravitacional, a força eletromagnética, a força nuclear forte e a força nuclear fraca. No mundo macroscópico, as duas primeiras são as mais importantes, pois as forças nucleares têm alcance muito curto, da ordem das dimensões dos núcleos atômicos.

Estas interações são algumas vezes chamadas de "forças fundamentais", embora muitos achem que esta terminologia seja enganosa porque uma delas, gravidade, não é totalmente explicada por uma "força" no sentido Newtoniano: nenhuma "força gravitacional" está atuando à distância para levar um corpo a se acelerar (como era o que se acreditava até o século anterior com a teoria da gravitação Newtoniana). Ao invés disto, relatividade geral explicou a gravitação pela a curvatura do espaço-tempo (composta da dilatação gravitacional do tempo e da curvatura do espaço).

DESENVOLVIMENTO

Força Gravitacional

A queda de objetos em direção à superfície da Terra e a translação da Terra em torno do sol são exemplos de uma das forças mais simples presente no dia a dia, a força gravitacional.

A lei de Newton da Gravitação Universal é a teoria clássica da gravitação. Sua generalização relativística é a teoria da Gravitação de Einstein, chamada também de Teoria da Relatividade Geral de Einstein. O termo adequado é Geometrodinâmica, uma vez que a relatividade geral geometriza a gravitação. É utilizada a teoria quântica da gravitação para descrever os estágios iniciais da formação do Universo, ferramenta ainda não desenvolvida pelos estudiosos da área.

Segundo Newton, a interação gravitacional ocorre devido às massas dos objetos. Se dois objetos de massas m1 e m2 estiverem à uma distância d, surge então entre eles uma força de atração (a força gravitacional), tal que o seu módulo é dado pela expressão 01, onde, a força gravitacional é diretamente proporcional às massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância.

(01)

A constante G é conhecida como constante da gravitação universal e seu valor é 6,11 ×〖10〗^(-11 ) Nm²/kg².

Em linguagem vetorial (Figura 01), a lei de Newton da gravitação Universal é a seguinte: denota-se o vetor de posição da partícula de massa m1 e por e por aquele associado à partícula de massa m2. A expressão 02 ilustra essa lei.

Onde é a força exercida pela partícula 2 sobre a partícula 1.

Figura 01: Diagrama de Força Gravitacional.

Força eletromagnética

A força eletromagnética determina como ocorrem interações entre as partículas com carga eléctrica, e com campos magnéticos. Pode ser atrativa ou repulsiva. Cargas elétricas com o mesmo sinal (duas positivas ou duas negativas) se repelem e com sinais diferentes, atraem-se.

Em um átomo, é a força eletromagnética que segura os elétrons (cargas negativas) nas suas orbitais em volta do núcleo (carga positiva). Controla também o comportamento de partículas com carga elétrica e de plasmas (mistura de quantidades iguais de íons positivos e elétrons) como, por exemplo, em proeminências solares, laços coronais, e outros tipos de atividade solar.

É esta força que governa a emissão e absorção de luz, junto com outras formas de radiação eletromagnética. A luz é emitida quando uma partícula com carga eléctrica é acelerada, como por exemplo, quando um eléctron passa perto dum íon, ou interage com um campo magnético, ou quando um elétron desce a um nível de energia mais baixo em um átomo.

A força eletromagnética é também conhecida por força de Laplace. Quando um condutor elétrico percorrido por corrente é atravessado por um campo magnético, surge uma força que atua sobre o condutor. O aparecimento desta força resulta da interação entre o campo magnético externo ao condutor e que o atravessa e o campo magnético criado pelo próprio condutor quando é percorrido por corrente (uma corrente elétrica produz um campo magnético). Caso se inverta o sentido de B ou de I, o sentido de F é invertido. É este fenômeno que permite o funcionamento dos motores elétricos (Figura 02).

Figura 02: Esquema de campo elétrico.

Força Nuclear

A força nuclear na escala atômica, é cerca de 100