Forças à distância: conceito, características, exemplos - Ciência - 2023

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As forças à distância ou forças de ação à distância, como também são conhecidas, são aquelas que não precisam dos objetos com os quais interagem para estar em contato físico. Daí deriva seu nome.

O peso é a força remota mais conhecida e familiar de todas porque atua em todas as situações cotidianas imagináveis, mas também existem forças elétricas e magnéticas.

Por exemplo, uma maçã cairá da árvore porque está perto da superfície da Terra e a Terra sempre exerce uma força atrativa sobre ela, esteja ela suspensa da árvore a uma certa altura, esteja sobre uma mesa ou simplesmente em cima. o chão. O peso da maçã sempre atua e faz com que a maçã caia quando surge a oportunidade.

Nesse sentido, as forças de distância diferem das forças de contato, porque requerem contato entre as superfícies para manifestar sua ação. O atrito é uma das forças de contato mais frequentes e não há problema em que as forças de contato agem em conjunto com as forças de distância no mesmo corpo.

Peso é a principal força distante conhecida, ou pelo menos a mais familiar a todos, mas existem outras, como a força eletrostática, a força magnética e as forças nucleares forte e fraca, que agem no nível do átomo e do núcleo atômico.

Características das forças remotas

As principais características das forças remotas são:

-Eles não requerem que os objetos interagindo estejam em contato direto.

-Têm um associado campo de força servindo como um mediador para a interação.

Isaac Newton não teve problemas em estabelecer a ação à distância como a forma como a gravidade atua na maçã que cai. Embora Newton estivesse pensando especificamente sobre a gravidade, e não sobre a interação elétrica ou interação magnética que não requer contato entre corpos.

No entanto, há poucas desvantagens nisso, já que a ação à distância implica que a informação entre os objetos flui instantaneamente. Assim, o corpo que exerce a força sempre detecta a posição do outro objeto em todos os momentos, mas a questão é que nenhuma informação pode viajar mais rápido do que a luz no vácuo.

O conceito de campo de força

O fato de que nada viaja mais rápido do que a luz no vácuo levou à criação do conceito de campo de força, por meio do qual ocorre a interação.

O físico inglês Michael Faraday foi o primeiro a definir um campo de força, desta vez pensando em interação eletromagnética, embora a ideia se estenda a outras forças que agem sem a necessidade de contato direto.

Assim, por exemplo, o campo gravitacional da Terra é aquele que atua como mediador entre a Terra e a maçã, e é através do campo que esta última percebe a massa da Terra e é atraída por ela.

É por isso que alguns autores preferem chamar as forças de distância como forças de campo (campo de força em inglês), sendo o campo uma entidade vetorial relacionada à força e encarregada de estabelecer a interação entre os objetos em cada ponto do espaço. Graças ao campo de força, o objeto que o produz não precisa nem saber que está afetando outro.

Exemplos de forças à distância

As forças brevemente descritas abaixo fazem parte do interações fundamentais da natureza. As mais conhecidas, conforme mencionado, são a gravidade e as forças eletromagnéticas.

No entanto, o papel das forças nucleares fortes e fracas é fundamental na estabilidade da matéria, sem elas o universo como o conhecemos não existiria.

A gravidade

A força da gravidade surge entre dois objetos que têm massa e são sempre atraentes. É denominado peso, quando o objeto que o exerce é a Terra e aquele que o recebe está próximo à superfície, mas existe entre qualquer par de objetos com massa, embora se a massa dos objetos for muito pequena, a força de atração entre ambos não são óbvios.

É de longo alcance, por isso a força da gravidade se manifesta com força em escala cósmica: graças a ela, o Sol mantém os planetas e outros objetos do Sistema Solar em suas respectivas órbitas.

É também a força primordial graças à qual os corpos celestes, como estrelas e planetas, incluindo o Sol e a Terra, são formados.

Forca eletrostatica

Essa força surge entre objetos que possuem carga elétrica e podem ser atraentes ou repulsivas. Existem dois tipos de carga: positiva e negativa. No átomo, os prótons no núcleo têm carga positiva, enquanto os elétrons têm carga negativa.

Em geral, o átomo é neutro, o que significa que o número de prótons é igual ao dos elétrons, mas às vezes a matéria é ionizada, ou seja, adquire elétrons em excesso ou os perde. Nesse caso, há uma carga líquida, que pode interagir com outras cargas.

A existência da força eletrostática é fácil de verificar: basta pentear os cabelos com um pente de plástico e aproximar de pedaços de papel ou confete. Você pode ver imediatamente que o pente atrai os pedaços de papel.

Força magnética

Os antigos gregos conheciam, pelo testemunho de Tales de Mileto, um mineral abundante nas colinas da cidade de Magnésia, na Ásia Menor, capaz de atrair pedaços de minerais à base de ferro ou níquel. Este mineral é um óxido de ferro chamado magnetita, que por sua vez pode magnetizar outros minerais suscetíveis e transformá-los em um ímã.

Os ímãs desviam a bússola e também um fio por onde circula uma corrente elétrica se comporta como um ímã. Na verdade, o magnetismo está associado ao movimento de cargas elétricas.

A polaridade é uma característica dos ímãs, existem dois tipos: pólo norte e pólo sul. Os pólos opostos se atraem e como os pólos se repelem, mas ao contrário das cargas elétricas, na natureza eles nunca estão separados, os ímãs são sempre dipolos.

As forças nucleares fortes e fracas

Essas forças não são facilmente observáveis, mas têm a importante missão de manter coeso o núcleo atômico, muito necessário se se considerar que o núcleo é constituído de prótons, que, por serem todos carregados positivamente, sofrem repulsão elétrica.

São forças de curto alcance, pois atuam apenas a distâncias semelhantes ao tamanho do núcleo atômico, aproximadamente da ordem de 10^-15 m, uma distância extremamente pequena.

Todas as forças à distância são muito importantes, porque em sua ação elas se combinam para dar forma ao universo conhecido.

Referências

Byjus. Forças sem contato. Recuperado de: byjus.com.
Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
Hewitt, Paul. 2012. Ciência Física Conceitual. 5 ª. Ed. Pearson.
Kirkpatrick, L. 2007. Physics: A Look at the World. 6ª edição resumida. Cengage Learning.
Sevilla University. Forças da natureza. Recuperado de: laplace.us.es.