Patio de las Fuerzas

¿Por qué la fuerza gravitacional actúa sobre objetos de gran tamaño mientras que las fuerzas nucleares fuerte y débil actúan solo a niveles subatómicos? ¿Qué es lo que se detiene para entrar en el dominio de los demás?

Respuestas (2)

Como probablemente puedas leer en Wikipedia, existen cuatro fuerzas fundamentales, en términos generales:

  • Fuerza electrodébil: esta fuerza puede ser tanto repulsiva como atractiva. La fuerza electromagnética es de largo alcance, mientras que la fuerza débil es de corto alcance.
  • Fuerza fuerte: esta fuerza es atractiva, pero tiene un alcance corto.
  • Gravedad: Esta es una fuerza atractiva de largo alcance.

'largo alcance' significa un potencial de 1 r , es decir, recíproco en la distancia (fuerza proporcional a r − 2 ), 'corto alcance' significa un potencial que decae exponencialmente (fuerza proporcional a mi − r ).

Es fácil ver que la fuerza débil y la fuerte no pueden actuar sobre objetos grandes: los objetos grandes también suelen estar muy lejos unos de otros (de lo contrario, tendría que describirlos en un nivel más pequeño) y estas fuerzas son de corto alcance. Este rango corto generalmente se atribuye a la masa de las partículas que median la fuerza.

La fuerza electromagnética, por otro lado, es una fuerza de largo alcance, en teoría. Sin embargo, dado que los átomos mismos suelen tener una carga neutra, en la práctica no encontrará grandes cuerpos cargados.

Y esta es la razón por la que la única fuerza que actúa a gran escala es la gravedad, ya que es a la vez atractiva (lo que significa que no hay objetos 'gravedad neutral') y de largo alcance.

Sin embargo, dado que la gravedad es tan débil (en comparación con las otras fuerzas en escalas atómicas), se puede ignorar con seguridad en escalas pequeñas.

Tenga en cuenta que asumí una comprensión clásica de la gravedad restringida a las cuatro dimensiones del espacio-tiempo en lugar de pensar en algunas dimensiones superiores en las que la gravedad actúa con tanta fuerza como las otras fuerzas.

decrecimiento exponencial solo significa decrecimiento con un factor mi − r / r 0 por algún valor de r 0 > 0 . En general, esto no es proporcional a mi − r .
Debería poder establecer r 0 ≡ 1 por una adecuada elección de coordenadas.
Gracias Cladius por la explicación. En e−r/r0, ¿qué representa r0 aquí? ¿Hay alguna explicación, que sea teórica sin los métodos empíricos?
Pensar en r 0 en mi − r / r 0 como la escala de longitud 'promedio' en la que actúa la fuerza. Para la fuerza fuerte, este sería el diámetro de un núcleo atómico.
Pero diferentes fuerzas de corto alcance requieren diferentes valores de r 0 , por lo que no se pueden elegir coordenadas para hacer desaparecer todos estos factores.
Por supuesto que sí. Estrictamente hablando, obviamente tiene razón, pero aun así diría que el 'decaimiento exponencial' es una buena descripción de las fuerzas de corto alcance, y que mi − r es una buena descripción de 'decaimiento exponencial'.

Hay cuatro fuerzas básicas en la Naturaleza.

La fuerza gravitacional ejercida sobre un objeto es proporcional a su masa, por lo tanto, muy grande para objetos muy masivos. (No es necesario que sean grandes; un agujero negro puede ser pequeño y muy masivo). Es de largo alcance, lo que lleva a un movimiento muy lento. 1 / r 2 decaimiento de la gravitación con respecto a la distancia. Por ejemplo, la fuerza gravitacional ejercida por el centro de una galaxia es perceptible incluso a través de una galaxia.

La fuerza electromagnética ejercida sobre un objeto es proporcional a su carga. Estos pueden ser de signo opuesto y, por lo tanto, tienden a cancelarse en objetos más grandes. Pero cuando no se cancelan, tienen un efecto visible macroscópicamente, ya que son de largo alcance, por lo que siguen siendo medibles a distancias microscópicamente grandes. Esto hace que esta fuerza sea la más útil en la vida moderna.

Las fuerzas nucleares débil y fuerte son proporcionales a las cargas [no electromagnéticas] correspondientes, que pueden ser de signo opuesto y, por lo tanto, tienden a cancelarse en objetos más grandes. Pero incluso cuando no se cancelan, son de muy corto alcance, lo que significa que su fuerza decae exponencialmente con la distancia. Por lo tanto, no son perceptibles a distancias macroscópicas.

Gracias Señor. ¿Puede explicar el efecto de las fuerzas gravitacionales también en términos de distancia, teóricamente?
@ sk1: hecho en mi primer párrafo ampliado.
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