Visão
Física define força como uma influência que altera o movimento de um corpo, seja ele externo ou de movimento movimento dentro do corpo, tais como alterar a sua forma. Por exemplo, quando uma pedra é liberada, ela cai porque é puxada pela força da gravidade da Terra. Durante o impacto, ele dobra as lâminas de grama sobre as quais cai — a força do peso da Pedra está fazendo com que elas se movam e mudem de forma.
a força é um vetor, o que significa que tem uma direção. Quando várias forças estão agindo sobre um objeto e puxando-o em direções diferentes, essas forças podem estar em equilíbrio, o que significa que sua soma vetorial é zero. Nesse caso, o objeto estaria em repouso. A pedra do exemplo anterior pode rolar depois de atingir o solo, mas acabará por parar. A força da gravidade ainda está puxando-a para baixo, mas ao mesmo tempo a força normal, ou força de reação do solo, está empurrando a pedra para cima. A soma líquida dessas forças é zero, elas estão em equilíbrio e a Pedra não está se movendo.
a unidade de força SI é o newton. Um newton corresponde à força líquida que acelera um objeto com a massa de um quilograma por um metro por segundo ao quadrado.Um dos primeiros cientistas a investigar forças e criar um modelo de sua interação com a matéria no universo foi Aristóteles. De acordo com seu modelo, se a soma vetorial líquida das forças que atuam sobre um objeto é zero, as forças estão no estado de equilíbrio e o objeto está estacionário. Este modelo foi posteriormente corrigido para incluir objetos que se movem a uma velocidade constante quando as forças estão em equilíbrio. Esse tipo de equilíbrio é chamado de equilíbrio dinâmico, enquanto aquele com o objeto em repouso é chamado de equilíbrio estático.
forças fundamentais no universo
forças na natureza fazem com que os objetos se movam ou permaneçam no lugar. Existem quatro forças fundamentais na natureza: forte, eletromagnética, fraca e gravitacional. Todas as outras forças são subconjuntos desses quatro. Ao contrário das forças elétricas e gravitacionais, forças fortes e fracas afetam apenas a matéria no nível nuclear. Eles não trabalham em grandes distâncias.
força forte
força forte é a mais forte das quatro forças. Atua sobre os elementos do núcleo do átomo, mantendo nêutrons e prótons juntos. Essa força é transportada por glúons e liga os quarks para formar partículas maiores. Quarks formam nêutrons, prótons e outras partículas maiores. Os glúons são partículas elementares menores, que não têm subestrutura e se movem entre os quarks como portadores de força. O movimento dos glúons cria forte força entre os quarks. Esta é a força que compõe a matéria no universo.
Força Eletromagnética
força Eletromagnética é a segunda maior força. É uma interação entre partículas com o oposto ou as mesmas cargas elétricas. Quando duas partículas têm a mesma carga, ou seja, ambas são positivas ou negativas, elas se repelem. Se, por outro lado, eles têm a carga oposta, onde um é positivo e um é negativo, eles são atraídos um pelo outro. Esse movimento de partículas, que são repelidas ou atraídas por outras partículas, é a eletricidade — um fenômeno físico que usamos em nossas vidas diárias e na maior parte da tecnologia.
a força eletromagnética pode explicar reações químicas, luz e eletricidade, bem como interações entre moléculas, átomos e elétrons. Essas interações entre partículas são responsáveis pelas formas que os objetos sólidos assumem no mundo. A força eletromagnética impede que dois objetos sólidos se permeem porque os elétrons em um objeto repelem os elétrons da mesma carga do outro objeto. Historicamente, as forças elétricas e magnéticas foram tratadas como influências separadas, mas, eventualmente, descobriu-se que elas estão relacionadas. A maioria dos objetos tem uma carga neutra, mas é possível alterar a carga de um objeto esfregando dois objetos juntos. Os elétrons viajarão entre os dois materiais, sendo atraídos pelos elétrons de carga oposta no outro material. Isso deixará mais dos mesmos elétrons de carga na superfície de cada objeto, alterando assim a carga dominante do objeto em geral. Por exemplo, se alguém esfregar o cabelo com um suéter e, em seguida, levantar o suéter, o cabelo se levantará e “seguirá” o suéter. Isto é porque os elétrons na superfície do cabelo são atraídos mais para os átomos na superfície da camisola de elétrons na superfície da camisola que são atraídos para os átomos na superfície do cabelo. Cabelo ou outros objetos com carga semelhante também serão atraídos para as superfícies com carga neutra também.
força fraca
a força fraca é mais fraca que a eletromagnética. Assim como os glúons carregam a força forte, os bósons W E Z carregam a força fraca. São partículas elementares que são emitidas ou absorvidas. Os bósons w facilitam o processo de decaimento radioativo, enquanto os bósons Z não afetam as partículas com as quais entram em contato, além de transferir o momento. Carbono namoro, um processo de determinação da Idade da matéria orgânica, é possível por causa da força fraca. É usado para estabelecer a idade dos artefatos históricos e baseia-se na avaliação da decomposição do carbono presente nesta matéria orgânica.
Força Gravitacional
a força gravitacional é a mais fraca das quatro. Ele mantém os objetos astronômicos em suas posições no universo, é responsável pelas marés e faz com que os objetos caiam no chão quando liberados. É a força que atua sobre os objetos, atraindo-os uns aos outros. A força dessa atração aumenta com a massa do objeto. Como as outras forças, acredita-se que seja mediado por partículas, gravitons, mas essas partículas ainda não foram detectadas. A gravitação afeta a forma como os objetos astronômicos se movem e o movimento pode ser calculado, com base na massa dos objetos ao redor. Essa dependência permitiu aos cientistas prever a existência de Netuno observando o movimento de Urano antes que Netuno fosse visto no telescópio. Isso porque o movimento de Urano era inconsistente com a sua previsto movimento, com base nos objetos astronômicos conhecidos no momento, portanto, os cientistas deduziram que outro planeta, ainda invisível, deve estar afetando seus padrões de movimento.De acordo com a teoria da relatividade, a gravidade também muda o continuum do espaço-tempo, o espaço quadridimensional, no qual tudo, incluindo os humanos, existe. De acordo com essa teoria, a curvatura do espaço-tempo aumenta com a massa e, por isso, é mais fácil perceber com objetos tão grandes quanto planetas ou maiores em massa. Esta curvatura foi provada experimentalmente e pode ser vista quando dois relógios sincronizados são comparados, onde um é estacionário e um se move por uma distância considerável ao longo de um corpo com uma grande massa. Por exemplo, se o relógio for movido ao redor da órbita da terra, como no experimento Hafele–Keating, o tempo que ele mostra estará atrás do relógio estacionário, porque a curvatura do espaço-tempo faz com que o tempo corra mais devagar para o relógio em movimento.
a força da gravidade faz com que os objetos acelerem ao cair em direção a outro objeto, e isso é perceptível quando a diferença de massa entre os dois é grande. Essa aceleração pode ser calculada com base na massa dos objetos. Para objetos que caem em direção à terra, é cerca de 9,8 metros por segundo ao quadrado.
Marés
Marés são exemplos da força da gravidade em ação. Eles são causados pelas forças gravitacionais da lua, do sol e da Terra. Em contraste com objetos sólidos, a água pode mudar de forma facilmente quando as forças agem sobre ela. Portanto, quando as forças gravitacionais da lua e do sol atuam sobre a terra, a superfície do solo não é puxada por essas forças tanto quanto a água. A Lua e o sol se movem pelo céu, e a água na Terra os segue, causando marés. As forças que atuam sobre a água são chamadas de forças de maré; eles são uma variedade de forças gravitacionais. A lua, estando mais próxima da Terra, tem uma força de maré mais forte em comparação com o sol. Quando as forças de maré do sol e da lua agem na mesma direção, a maré é a mais forte e é chamada de maré de primavera. Quando essas duas forças estão em oposição, a maré é a mais fraca e é chamada de maré neap.
as marés acontecem com uma frequência diferente dependendo da área geográfica. Como a gravidade da lua e do sol puxa a água e todo o planeta Terra, em algumas áreas as marés ocorrem quando a força gravitacional puxa a água e a terra nas mesmas direções ou diferentes. Nesse caso, o par de maré alta e baixa acontece duas vezes em um dia. Em algumas áreas, isso acontece apenas uma vez por dia. Os padrões de maré na costa dependem da forma da costa, dos padrões de maré do oceano profundo e da localização da lua e do sol, bem como da interação de suas forças gravitacionais. Em alguns locais, a duração do tempo entre as marés pode durar até vários anos. Dependendo do litoral e da profundidade do Oceano, as marés podem causar correntes, tempestades, mudanças nos padrões do vento e flutuação na pressão do ar. Alguns lugares usam relógios especiais para calcular quando a próxima maré acontecerá. Eles são configurados com base nas ocorrências de maré na área e precisam ser reconfigurados quando movidos para outro local. Em algumas áreas, os relógios de maré não são eficazes porque as marés não podem ser previstas facilmente lá.
a força de maré que move a água de e para a costa às vezes é usada para gerar energia. Os moinhos de maré usam essa força há séculos. A construção básica tem um reservatório de água, e a água é deixada na maré alta e na maré baixa. A energia cinética da água corrente move a roda do moinho, e a energia gerada é usada para realizar trabalhos, por exemplo, moer grãos em farinha. Embora haja uma série de problemas com este sistema, incluindo perigos para o ecossistema onde esta usina é construída, esse método de geração de energia tem potencial, porque é uma fonte de energia renovável e confiável.
forças não fundamentais
as forças que são derivadas das forças fundamentais são chamadas de forças não fundamentais.
Força Normal
Uma das não-forças fundamentais é a força normal, que atua perpendicular à superfície do objeto e empurra para fora, resistir à pressão de outros objetos. Quando um objeto é colocado em uma superfície, a magnitude da força normal é igual à força líquida pressionando contra a superfície. Em uma superfície plana, quando forças diferentes da gravidade estão em equilíbrio, a força normal é igual à força gravitacional em magnitude e oposta em direção. A soma vetorial das duas forças é então zero e o objeto está estacionário ou se movendo a uma velocidade constante. Quando o objeto está em uma inclinação e outras forças estão em equilíbrio, a soma das forças gravitacionais e normais aponta para baixo (mas não diretamente para baixo, perpendicular ao horizonte), e o objeto desliza para baixo, ao longo da inclinação.
atrito
o atrito é uma força paralela à superfície de um objeto e oposta ao seu movimento. Ocorre quando dois objetos estão deslizando um contra o outro (atrito cinético) ou quando um objeto estacionário é colocado em uma superfície inclinada (atrito estático). Essa força é empregada ao colocar objetos em movimento, por exemplo, as rodas agarram-se ao solo devido ao atrito. Sem ele, eles não teriam sido capazes de impulsionar veículos. O atrito entre a borracha dos pneus e o solo é forte o suficiente para garantir que os pneus não deslizem ao longo do solo e permita o movimento de rolamento e um melhor controle da direção do movimento. O atrito de um objeto rolante, fricção rolante ou resistência ao rolamento, não é tão forte quanto o atrito seco de dois objetos deslizando um contra o outro. O atrito é usado para parar com o uso de quebras — as rodas de um veículo são desaceleradas pelo atrito seco no disco ou nos freios a tambor. Em alguns casos, o atrito é indesejável porque retarda o movimento e desgasta os componentes mecânicos. Líquidos ou superfícies lisas são usados para minimizar o atrito.
fatos interessantes sobre forças
as forças podem deformar objetos sólidos ou alterar o volume e a pressão em líquidos e gases. Isso acontece quando as forças são aplicadas de forma desigual a diferentes partes do objeto ou substância. Em alguns casos, quando força suficiente é aplicada a um objeto pesado, ele pode ser comprimido em uma esfera muito pequena. Se essa esfera for pequena o suficiente, menor que um certo raio, então um buraco negro pode ser formado. Esse raio é chamado de raio de Schwarzschild. Varia com base na massa do objeto e pode ser calculado usando uma fórmula. O volume dessa esfera é tão pequeno que, em comparação com a massa do objeto, é quase zero. Como a massa dos buracos negros é tão altamente condensada, eles têm uma atração gravitacional extremamente alta, de modo que outros objetos não podem escapar dela e nem podem acender. Os buracos negros não refletem nenhuma luz, então eles parecem ser completamente pretos. É por isso que eles são chamados de buracos negros. Os cientistas acreditam que Estrelas grandes no final de sua vida se transformam em buracos negros e podem crescer em massa absorvendo outros objetos que estão dentro de um determinado raio.
