INTERACCIONES FUNDAMENTALES NATURALEZA FÍSICA
INTERACCIONES FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA:
Creemos que incluso ya en 2º de la E.S.O., en el primer día de clase, en el curso en que se inicia la andadura de la asignatura Física y Química, en torno a los doce años, si se pregunta a los alumnos por:
¿Cuáles son las INTERACCIONES FUNDAMENTALES en la NATURALEZA?, nos responderán posiblemente la gravitatoria y la eléctrica, o argumentaciones cercanas a estos dos comportamientos.
Con la INTERACCIÓN GRAVITATORIA, podemos detenernos un buen rato hablando del Universo, del Sistema Solar, del Sol en el centro de nuestros planetas, de la relación entre la Tierra y la Luna, de las mareas… y de un montón de ideas que nos aportarán los alumnos.
Aquí, en lo que respecta al movimiento de la Tierra alrededor del Sol, podemos utilizar el símil de la piedra unida a una cuerda que la hacemos girar en un movimiento circular, hablando de la velocidad mínima de giro o velocidad orbital…
Conocerán posiblemente la INTERACCIÓN ELÉCTRICA, cargas que se atraen o repelen dependiendo del signo.
Conocen sin ninguna duda los imanes, la INTERACCIÓN MAGNÉTICA. Debemos hablar de la Tierra y la brújula.
Lo que no tendrán muy claro es el tema electromagnético: que las cargas en movimiento, las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.
Hablarles de los electroimanes, incluso hacer uno sencillo con una pila en clase y levantar un clip…
Hablarles de que una brújula altera su comportamiento en presencia de una corriente eléctrica: Experiencia de Oersted.
Lo que les va a costar trabajo es ver que una carga en movimiento modifica su trayectoria cuando se encuentra en un campo magnético: Fuerza de Lorentz.
Pero sin duda alguna, lo que posiblemente desconozcan son las INTERACCIONES NUCLEARES:
En este punto, y promoviendo el debate y las aportaciones, debemos hablar de la energía nuclear, de las centrales nucleares, o incluso del uso militar de este comportamiento.
Plantearles la sorpresa de que en el átomo, en el núcleo, ¿cómo es posible que los protones no se separen como consecuencia de las repulsiones eléctricas.
Salvo el átomo de hidrógeno, el resto de los elementos de la tabla periódica nos habla de núcleos atómicos en los que están apelotonados un número en ocasiones importante de cargas positivas, que si sólo existieran estas fuerzas mencionadas, el núcleo no podría mantenerse por las repulsiones electrostáticas entre esas cargas positivas; que podría ser muy exageradas en los elementos de mayor número atómico.
INTERESA LA CONSULTA DE LOS ARTÍCULOS:
Ni que decir tiene que en el núcleo, el valor de la atracción gravitatoria entre masas, es muy inferior al valor de la repulsión electrostática entre cargas, no hay nada más que pensar en los valores de las constantes que intervienen en la LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL, y en LA LEY DE COULOMB, tremendamente mayor en el comportamiento electrostático. G=6,67·10-11; Kvacío=9·109
Está claro por lo tanto, que si existe el núcleo atómico, debe existir una interacción más potente que la electromagnética, que mantiene unidos a los protones y neutrones del núcleo. Este fenómeno se denomina INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE.
Por otro lado, como consecuencia del estudio de la radiación b (electrones rápidos -partículas – procedentes de neutrones que se desintegran en el núcleo dando lugar a un protón y a un electrón) se puso de manifiesto una nueva interacción, de menor intensidad que la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil.
Estas 4 interacciones:
Gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil, dan lugar a las cuatro fuerzas fundamentales del universo. Cualquier fenómeno que suceda en el universo a escala tanto microscópica como macroscópica se puede explicar como resultado de estas interacciones.
INTERACCIÓN GRAVITATORIA:
Afecta a todos los cuerpos.
Es consecuencia de la masa de los cuerpos.
Es una fuerza de atracción determinada por la LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL de Newton, cuya línea de acción es la línea que une las masas de los cuerpos.
Su alcance es infinito, y su valor disminuye con el cuadrado de la distancia.
INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA:
Es consecuencia de la carga de los cuerpos y se manifiesta como interacción eléctrica, cuando las cargas están en reposo, y como magnética, cuando las cargas están en movimiento.
Las cargas pueden ser positivas o negativas, lo que afecta a la interacción, ya que si tienen el mismo signo dos cargas se repelen y se atraen si son de distinto signo.
El valor de la fuerza electrostática entre dos cuerpos lo determina la LEY DE COULOMB.
Si las cargas se encuentran en movimiento, en presencia de un campo magnético se verá sometida a la Fuerza de Lorentz:
INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE
Mantiene unidos a los protones y neutrones venciendo las repulsiones electrostáticas entre los protones. Por lo tanto es mucho más intensa que la fuerza de repulsión electromagnética (del orden de 1000 veces mayor) y es de muy corto alcance, sólo se aprecia su efecto a distancias del orden del radio atómico.
Tiene que ver con el defecto de masa y se puede considerar la diferencia entre la energía del elemento y la energía del mismo número de protones y neutrones consideradas individualmente. Al fin y al cabo se puede considerar la masa de un cuerpo como un tipo de energía: pensar en la ecuación de Einstein E=m·c2.
La energía de enlace es por lo tanto la energía necesaria para descomponer algo en la suma de sus partes.
INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL:
Mucho más débil que la electromagnética y con un alcance menor que la interacción fuerte. Se pone de manifiesto en los fenómenos radiactivos de tipo beta. Es débil comparada con la nuclear fuerte, pero es más fuerte que la interacción gravitatoria a cortas distancias.
Para colmo, la cosa se complica porque actualmente se han identificado nuevas partículas relativas a la estructura del átomo: quarks, muones, piones, positrones, neutrinos, hadrones, bariones… pero eso es otra historia, o quizás sea la misma…
INTERESA LA CONSULTA DEL ARTÍCULO: FUERZAS EN LA NATURALEZA PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE SECUNDARIA
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