Trabajo De Fisica LISTO

Fuerzas de la Naturaleza


Introducción


Cuando una persona ve el mundo que lo rodea, se ven muchos “tipos” de fuerzas. Por ejemplo: nosotros aplicamos una fuerza sobre el suelo cuando caminamos; empujamos y levantamos. Podemos pensar en muchos otros ejemplos en los que se generan y aplican fuerzas.

Los ejemplos de fuerzas físicas se dan en sistemas complicados, como en nuestroscuerpos, en un motor, en la atmósfera terrestre y en cables que llevan corriente eléctrica. Se puede decir que son fuerzas estadísticas porque es obvio que se trata de cuerpos compuestos por un gran número de átomos. Podemos dividir tales fenómenos en componentes microscópicos, como moléculas, átomos, electrones y sus respectivas interacciones. Uno de los grandes logros de las últimas décadas fue lareducción de todas las fuerzas observadas en la naturaleza a unas cuantas interacciones básicas o fundamentales entre los componentes básicos de la materia. Esto significa que las fuerzas estadísticas son simplemente manifestación de las fuerzas fundamentales cuando entran en acción grandes números de partículas.

Es cierto que en la naturaleza existe una gran variedad de fuerzas, pero esto noes así ya que al descender en niveles microscópicos, ha de ser debida a 4 tipos de interacciones entre los átomos:

1) Fuerza Gravitatoria.
2) Fuerza Electromagnética 3) Fuerza nuclear fuerte.
4) Fuerza nuclear débil.

Las primeras dos fuerzas se las conocen por la experiencia cotidiana y las dos siguientes implican interacciones entre partículas subatómicas que no se pueden ver a simplevista.
Todas estas interacciones entre átomos se producen a distancia. Las partículas no necesitan entrar en contacto entre sí para sentir la fuerza de la presencia de otra partícula o partículas. Las fuerzas fundamentales actúan entre partículas separadas en el espacio. Este concepto se denomina acción a distancia. Newton consideraba la acción a distancia como un fallo de su teoría de lagravitación.

Esa característica de toda interacción física se puede justificar desde un planteamiento clásico o desde un planteamiento cuántico:

a) El planteamiento clásico, justifica estas interacciones entre partículas introduciendo el concepto de campo. Por ejemplo, se considera la atracción de la Tierra por el Sol en dos etapas. El Sol crea un campo gravitatorio. Este campo produce unafuerza sobre la Tierra. El campo es el agente intermedio. La Tierra produce un campo gravitatorio que ejerce una fuerza sobre el Sol. Si la Tierra se mueve a una nueva posición, se va a modificar el campo de la Tierra. Este cambio no se propaga a través del espacio al instante, sino que lo hace con la velocidad c=3×108 m/s, (la velocidad de la luz).

b) El planteamiento cuántico, justifica lainteracción introduciendo el concepto de partícula mediadora. Las fuerzas hacen que las partículas intercambien cantidad de movimiento. Las partículas mediadoras son las que transportan dicha cantidad de movimiento.

Para cada una de las fuerzas de la naturaleza, las partículas mediadoras serían:

*Para la fuerza gravitatoria, la partícula mediadora, sería el gravitón, que es una partícula que aúnno se ha podido detectar y sobre cuya existencia existen bastantes dudas, pues parece que de existir, esto sería incompatible con varios puntos de la teoría general de la relatividad. En el caso de existir, se sabe que su spin tendría que ser 2, su masa nula y su alcance infinito.

*Para la fuerza electromagnética, la partícula mediadora sería el fotón. Su existencia es conocida hace tiempo y sesabe que se trata de una partícula sin masa, cuyo spin es igual a la unidad y tiene un alcance infinito.

*Para la fuerza nuclear fuerte, la partícula mediadora sería el gluón, que también es una partícula sin masa, de spin unidad. El alcance se reduce a los 10-15 m. Son los responsables de mantener unidos los quarks.

*En el caso de la fuerza nuclear débil, las partículas mediadoras serían...