Que a força esteja com você! Conheça as 4 forças fundamentais do universo
Por Daniele Cavalcante | 04 de Maio de 2020 às 19h50
Em 25 de maio de 1977, foi lançado o primeiro filme da saga Star Wars, criada por George Lucas, tornando-se um fenômeno mundial da cultura popular. Além de os filmes se tornarem franquias com brinquedos, jogos e livros, um grande universo expandido se formou ao redor da mitologia original, de modo que os fãs têm bastante material para colecionar. Um verdadeiro culto se formou ao redor deste universo fantástico.
Um dos “mantras” mais famosos da franquia, repetidos pelos personagens em vários filmes, é “May The Force Be With You” (“Que A Força Esteja Com Você”, em português). A frase em inglês se parece muito com “May the fourth be with you" ("Que o 4 de maio esteja com você") e, por isso, o trocadilho acabou transformando o dia 4 de maio em uma data especial: o Dia de Star Wars.
Bem, se você já teve algum contato com a franquia, deve saber que Star Wars se passa em uma galáxia muito distante, e conta com viagens em espaçonaves mais rápidas que a velocidade da luz. Existe muita diferença entre fato e ficção nos conceitos dos filmes, mas, ainda assim, trata-se de uma aventura espacial. Então, a NASA decidiu homenagear a franquia neste 4 de maio, falando sobre as 4 forças fundamentais que unem nosso universo e seus componentes.
Gravidade
Pode parecer estranho, mas a gravidade, força que mantém tudo junto no universo, é a mais fraca das quatro forças fundamentais da natureza. Mesmo assim, ela é responsável por manter os planetas e luas em suas órbitas, juntar os sistemas estelares nas suas galáxias, e as galáxias juntas em aglomerados. Há ainda outros componentes, como a misteriosa matéria escura, que também exerce gravidade para manter as galáxias como as conhecemos hoje.
Conhecemos a história sobre a descoberta da gravidade, quando Isaac Newton viu uma maçã caindo enquanto relaxava na casa de sua mãe. Todo mundo já sabia que as coisas caíam no chão, mas ele percebeu algo absolutamente novo: que a gravidade é universal. Não só isso: como ele sabia que toda ação tem uma reação igual e oposta, e se a Terra estava aplicando uma força para acelerar a maçã em direção ao planeta, a fruta também deveria estar aplicando uma força para acelerar a Terra.
Isso implica que essa força necessariamente deve ser mútua e nas duas direções. A razão pela qual a maçã se move mais do que a Terra é porque a massa da Terra é muito maior. Foi nesse ponto que o trabalho de Newton foi revelador: as coisas são iguais quando se trata de forças. Portanto, se a Terra está aplicando gravidade à maçã e a maçã está aplicando gravidade à Terra, essa força gravitacional deve estar operando em todas as duplas de objetos em todo o universo.
Além disso, seu alcance é infinito. Mas também é uma força fraca, pois ela diminui bastante à medida que os objetos se afastam. Se você e um amigo medissem a influência gravitacional que um exerce no outro e depois dobrassem a distância entre vocês, a nova força de atração seria apenas um quarto do que era antes. Então, você precisa estar muito próximo, ou ser muito grande (ou ambos) para exercer muita gravidade.
Eletromagnetismo
A segunda força é a que inclui eletricidade e magnetismo, e você a sente quando assiste à televisão ou aquece um alimento no forno de micro-ondas, por exemplo, ou ainda quando acende uma lâmpada - isso mesmo, as ondas eletromagnéticas também são conhecidas como luz.
O eletromagnetismo mantém os elétrons orbitando o núcleo no centro dos átomos e permite a formação de compostos químicos. Uma vez iniciada, uma onda eletromagnética viajará na velocidade da luz até interagir com algo, como o seu olho, no caso da lâmpada.
Como a gravidade, o eletromagnetismo funciona a distâncias infinitas e, quando atua entre dois objetos, sua força cai conforme a distância entre eles. No entanto, o eletromagnetismo não apenas atrai, pois ele também pode repelir, dependendo da carga elétrica dos objetos envolvidos. Duas cargas negativas ou duas cargas positivas se repelem, bem como uma positiva e outra negativa, e eles se atraem. Você já deve ter visto isso acontecer com ímãs comuns.
Força forte
A terceira é a mais forte das quatro forças e reúne prótons e nêutrons para formar o núcleo dos átomos. Para isso, ela precisa ser mais forte que o eletromagnetismo, porque todos esses prótons são carregados positivamente. E não para por aí - a força forte também mantém juntas partículas ainda menores, os quarks, para formar esses prótons e nêutrons.
No entanto, a força forte só funciona em distâncias muito pequenas. Estamos falando sobre uma escala que não dá pra medir com uma régua, algo como o tamanho do núcleo de um átomo médio - cerca de 0,000000000000001 metro, ou mais ou menos cem bilhões de vezes menor que a largura de um cabelo humano!
É por isso que não podemos ver diretamente a atuação da força forte no dia-a-dia, mas sem ela haveria coesão do núcleo atômico.
Força fraca
A força fraca funciona em escalas 1.000 vezes menores, mas também é importante para, por exemplo, manter o Sol brilhando. Existem seis tipos de quarks, mas há dois deles que compõem prótons e nêutrons, chamados up e down. A força fraca transforma um tipo de quark em outro.
Isso faz com que os nêutrons se decomponham em prótons, ou vice-versa, liberando elétrons e partículas fantasmagóricas chamadas neutrinos. Nesse processo, um nêutron que esteja no núcleo de um átomo mudaria sua carga elétrica, e essa pequena mudança transforma o átomo em um elemento diferente. Esse tipo de reação acontece o tempo todo em nosso Sol, o que garante energia para queimar e iluminar nosso pequeno planeta.
Essas quatro forças fundamentais da natureza fluem entre todas as coisas que conhecemos e são constantes no universo, mantendo toda a matéria e todas as estruturas em equilíbrio - desde as menores até as mais colossais. As forças estão com você!
Fonte: NASA