La última actualización de esta entrada fue hecha el 14 marzo, 2023 por Hernán R. Gómez
Existen cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza nuclear débil. fuerza nuclear fuerte y electromagnética , que logran explicar muchos de los fenómenos con los que los físicos se han encontrado en los últimos años. En este artículo analizaremos estas cuatro fuerzas para descubrir cuáles son, sus características y cómo actúan cada una de ellas.
De las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, es la gravitatoria la más incomprendida. Las demás han podido ser cuantificadas, es decir, han podido ser descriptas matemáticamente. Ya han pasado más de tres siglos desde que Newton empezó a entender cómo trabaja la fuerza gravitatoria, pero -sin duda- sigue siendo un misterio a dos voces. ¿Cómo? ¿Los científicos siguen estudiando sus enigmas? Correcto. Una hipótesis que se baraja constantemente es la idea de que existe una “quinta” fuerza (que se supone que puede ser la antimateria) que podría servir como puente entre la fuerza gravitatoria y las demás fuerzas.
¡Entendamos cada uno de ellos!
La fuerza nuclear débil
Es la responsable de fenómenos como la desintegración radiactiva y la producción de radiación y energía calórica por el Sol en los procesos de fisión nuclear.
La fuerza nuclear fuerte
Es responsable de la estabilidad del núcleo atómico, ya que permite que los protones no se rechacen entre sí. Analizando mejor la situación, cuando dos protones se encuentran muy cerca uno de otro, la fuerza eléctrica repulsiva entre ellos es muy intensa. Sin embargo, cuando están lo suficientemente cerca, comienza a actuar la fuerza nuclear fuerte, que los mantiene unidos. Cuando el núcleo es demasiado grande, se vuelve inestable, y a pesar de la existencia de esta fuerza, algunos átomos son capaces de desintegrarse y transformarse en partículas más sencillas y estables.
¿Cuándo actúa la fuerza nuclear fuerte?
Esta fuerza fundamental de la naturaleza aparece cuando la distancia entre las partículas es menor que el radio de las mismas. ¡Espera! ¡Un momento! ¡Digámoslo un poco más fácil! Quizás, con algunos dibujos, esto se entienda mejor. Dos protones presentan la misma carga eléctrica (positiva), por lo que se separan debido a la fuerza eléctrica repulsiva que experimentan, tal como se ve en el siguiente modelo:
Sin embargo, cuando ambas partículas se encuentran demasiado cerca, aparece entre ellas la fuerza nuclear fuerte. Observemos la imagen siguiente, en la cual se marca el llamado radio del protón:
La distancia que separa a los protones debe ser menor que este radio para que aparezca la fuerza nuclear fuerte, la cual es 100 veces mayor que la fuerza eléctrica. Por esta razón, los protones se mantienen unidos en el núcleo.
La fuerza electromagnética
La fuerza electromagnética es la fuerza fundamental del universo responsable de, por un lado, la fuerza electrostática generada entre partículas en reposo y, por el otro, el efecto combinado entre las fuerzas magnéticas y eléctricas que actúan entre cargas que se mueven. Pudiendo ser tanto atractiva como repulsiva, es una interacción más fuerte que la gravitatoria, la siguiente fuerza fundamental de la naturaleza que veremos.
La interacción gravitatoria
La interacción gravitatoria es una fuerza fundamental de la naturaleza que es únicamente de carácter atractivo, generada por todos los cuerpos que posean masa. Es una fuerza muy débil a nivel atómico, mas su importancia es muy evidente en cuerpos masivos que se encuentran a grandes distancias, tales como las estrellas y los planetas. Es mejor conocida como fuerza de gravedad.
¿Fuerza de gravedad? Eso es muy conocido por todos: con tan sólo pensar en la manzana que se le cayó a Newton por la cabeza ya sabemos de qué estamos hablando. ¡Ah! ¡Por cierto, ese cuento es mentira! Jamás ha ocurrido, pero sigue siendo parte del imaginario de todos. ¿O no? La fuerza de gravedad es la fuerza fundamental de la naturaleza responsable de esa “hipotética” caída de la manzana.
Fuente
Sears y Zemansky. Hugh D. Young, Roger A. Freedman, A. Lewis Ford; “Física universitaria con física moderna 1”; Ed. Pearson Educación; disponible en: https://www.pearsonenespanol.com/mexico/educacion-superior/sears_index/sears-fisica-universitaria-1
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