Fuerzas Naturales

Las leyes de las fuerzas son los procedimientos que nos permitan calcular la fuerza que actúa sobre la partícula a partir de las propiedades de la misma y de su medio ambiente. Fuerzas fundamentales son aquellas fuerzas del Universo que no se pueden explicar en función de otras más básicas. Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear.

Núcleo

La fuerza nuclear es también conocida como la fuerza fuerte. Esta es una de las cuatro fuerzas fundamentales en el Universo.

La fuerza nuclear actúa entre dos protones (p-p), entre dos neutrones (n-n) y entre un protón y un neutrón (p-n), pero sólo si las partículas están muy próximas. Esto es, la fuerza nuclear es de corto alcance. Cuando la distancia entre dos nucleones es del orden de 1 fm (fermi) la fuerza nuclear entre ellos es atractiva y unas 100 veces más intensa que la fuerza eléctrica repulsiva que existe entre dos protones a esa misma distancia. Pero la fuerza nuclear es de corto alcance, siendo su radio de acción como mucho del orden del radio nuclear, de modo que fuera de ese alcance deja de existir bruscamente.

La fuerza nuclear mantiene unida a la más básica de las partículas elementales , los quarks. Los quarks se combinan para formar a los protones y neutrones en el núcleo atómico.

Gravitación

La fuerza de atracción gravitatoria entre dos cuerpos es un fenómeno universal: todas las partículas ejercen entre sí una fuerza gravitatoria de atracción. La ley de gravitación universal fue descubierta por Newton y publicada en 1686. Esta ley puede enunciarse así: Toda partícula material del Universo atrae a cualquier otra partícula con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las masas de ambas partículas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y dirigida según la recta que las une. La ley de gravitación de Newton se refiere a la fuerza entre dos partículas.

La gravedad de la tierra empuja los objetos hacia el centro de la tierra y a su magnitud se le llama peso del objeto. Cuando un objeto está en caída libre experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de la Tierra. Al aplicar la Segunda Ley de Newton ΣF=ma al objeto de masa m en caída libre, con a = g y ΣF = Fg, se obtiene: Fg = mg.

La fuerza de gravedad trabaja en la masa del objeto para determinar el peso de ese objeto. La masa de un objeto es la medida del material que hace ese objeto. La gravedad que jala ese objeto empujándolo hacia el centro de la Tierra, es el peso del objeto. El peso cambia según el objeto se aleja de la Tierra y de planeta a planeta. La masa no cambia, ya que el peso varía con la ubicación geográfica. Por tanto el peso, a diferencia de la masa, no es una propiedad inherente de un cuerpo.

Electromagnetismo

Las fuerzas ejercidas entre dos partículas a causa de su carga eléctrica se denominan fuerzas electromagnéticas. Por una parte, la fuerza electromagnética entre dos partículas cargadas en reposo, la llamada fuerza electrostática, puede ser atractiva o repulsiva, en tanto que la fuerza gravitatoria es siempre atractiva.

La fuerza electromagnética es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.

Las partículas fundamentales interaccionan electromagnéticamente mediante el intercambio entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo actual.

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