1) O documento discute as quatro forças fundamentais da natureza - gravitação, eletromagnética, forte e fraca - e como elas afetam as interações entre partículas. 2) É explicado que a força gravitacional é a menos intensa, mas tem alcance infinito e atrai todos os corpos. 3) A força que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo atômico é a força nuclear forte, enquanto a fraca causa decaimento radioativo.

1. Interações à distância e de contato As quatro interações fundamentais da Natureza
3ª Lei de Newton Lei da Gravitação Universal

2. Força
Os físicos criaram o conceito de força para explicar as interações entre corpos e a consequente existência de movimentos mais ou menos complicados, no céu ou na Terra.. Para existir uma força tem de haver uma interação entre 2 corpos: um exerce a força e o outro sofre a ação dessa força.

3. Força
A força é uma grandeza vetorial que fica caraterizada só quando se definem:
o ponto de aplicação;
a intensidade;
a direção;
o sentido.
A unidade de medida do Sistema Internacional é o newton (N).
1N = 1 kg m s-2

4. Força Resultante
 Soma Vetorial de todas as forças que atuam num
sistema.
Soma de duas forças com a mesma
direção, com o mesmo sentido e com
sentidos diferentes.
Regra do paralelogramo para somar
duas forças com direções diferentes. 2
2
2
1 F F F r  
2
2
2
1 F F F r 1 2   F F F r  
1 2 F F F r  
1 2 F F F r  

5. Interações à distância e de contato
Força de Contato – O agente que exerce a força entra em contato com o objeto onde esta atua.
Força à distância – Não existe contato entre o corpo que exerce a força e o que sofre a ação da mesma.
Exemplos: Força de Tração, Força de Impacto,
Força Elástica, …
Exemplos: Força de atração Gravítica, Força de atração ou repulsão elétrica, Força de atração ou repulsão magnética

6. Forças
As forças podem também ser distinguidas pela forma como atuam.
Forças
Definição
Exemplos
Instantâneas
Forças que atuam em pequenos intervalos de tempo
Tacada numa bola de bilhar
Constantes
Forças que mantêm todas as suas caraterísticas durante o intervalo de tempo que que atuam.
Reação Normal que atua num corpo colocado numa superfície horizontal.
Variáveis
Forças que modificam, pelo menos uma das suas caraterísticas (direção, sentido ou valos) durante o intervalo de tempo em que atuam.
Força elástica que atua num arco à medida que este é deformado.
Força gravítica que atua num satélite em órbita à volta da Terra (varia a direção)

7. Forças Fundamentais da Natureza
Força Gravitacional
Força Eletromagnética
Força Nuclear Forte
Força Nuclear Fraca
Resultado da interação entre partículas com massa.
É a menos intensa de todas. Por isso, embora atue entre todos os corpos, a maior parte das vezes não damos por ela. E sempre uma força atrativa e tem um alcance infinito.
Resultado da unificação entre a força elétrica (que atua em partículas com carga elétrica) e a força magnética (que atua em ímanes ou cargas elétricas em movimento).
Pode ser atrativa ou repulsiva. Tal como a gravítica, tem alcance infinito.
Responsável pela estabilidade do núcleo atómico.
É a interação mais intensa das quatro. É responsável pela coesão do núcleo atómico. O facto de conseguir manter unidos os protões nucleares mostra bem que é muito mais forte que a eletromagnética. Tem um alcance muito curto. Assim, dentro do núcleo atómico as interações nucleares dominam completamente, mas fora dele deixam de se fazer sentir. Responsável pelo decaimento radioativo do neutrão. A interação nuclear fraca é um milhão de vezes menos intensa do que a forte e de alcance ainda muito menor. Existe, por exemplo, entre neutrinos ou entre quarks. É responsável pelo decaimento radioativo de certos átomos como o urânio, pois consegue transformar protões do núcleo atómico em neutrões.

8. Forças Fundamentais da Natureza
Intensidade Relativa*
Alcance
Agentes
Força Gravitacional
10-40
Ilimitado
Todas as partículas com massa
Força Eletromagnética
10-2
Ilimitado
Partículas carregadas eletricamente
Força Nuclear Forte
1
10-15 m (dimensão do núcleo do átomo)
Nucleões
Força Nuclear Fraca
10-5
10-17 m
Alguns quarks
* Os valores da intensidade da força são relativos à interação nuclear forte

9. Partículas Elementares

10. 3ª Lei de Newton
As forças descrevem a interação dos corpos, atuando sempre aos
pares, ou seja, quando um corpo exerce uma força sobre outro, o
segundo exerce também uma força sobre o primeiro.
Lei da Ação e Reação
Se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, então o corpo que exerce,
simultaneamente, sobre A e uma força com a mesma intensidade e direção, mas com
sentido oposto.
A B B A F F , ,  
Força que o corpo
B exerce sobre o
corpo A
Força que o corpo
A exerce sobre o
corpo B
As forças ação reação têm pontos de aplicação diferentes e atuam em corpos distintos,
razão pela qual não se anulam.

11. O Peso e a Reação Normal são um par de ação reação?
A reação normal e o peso são forças com a mesma intensidade e sentidos opostos., mas não constituem um par ação-reação, pois estão aplicadas no mesmo corpo.
As forças ação reação têm pontos de aplicação diferentes e atuam em corpos distintos, razão pela qual não se anulam.

12. Exercício

13. Lei da Gravitação Universal

14. Dois corpos atraem-se exercendo, um sobre o outro,
uma força que é diretamente proporcional às suas
massas e inversamente proporcional ao quadrado da
distância que os separa.
Fg - força gravitacional
G – constante de gravitação universal: G=6,67x10-11N m2/kg2
M e m- massa dos corpos
r – distância que separa os corpos
Lei da Gravitação Universal
2 r
Mm
F G g 
2 r
Mm
F G g 
F

15. F’
F A interação gravitacional faz-se entre dois corpos à distância. Se um corpo exerce sobre outro uma força F, o segundo exerce sobre o primeiro uma força de módulo igual e sentido oposto F’=-F de acordo com a terceira Lei de Newton.
F
Lei da Gravitação Universal

16. Porque é que a Lua não cai para a Terra?
Se um corpo deixar de ter suporte, cai para a Terra porque ela atrai todas as coisas na direção do seu centro e é igualmente atraída por elas. Por isso, também atrai a Lua e a Lua atrai a Terra. Mas se existe essa atração, porque é que a Lua não cai para a Terra?
PUXÁ-LA.