De vier fundamentele natuurkrachten zijn in feite de vier manieren waarop materie in het universum op elkaar inwerkt. Zwaartekracht, de zwakste van de vier, is aanwezig in het dagelijks leven van mensen, maar lijkt paradoxaal genoeg behoorlijk sterk. De elektromagnetische kracht stuurt onze elektrische machines, internet en smartphones aan. De andere twee krachten, de sterke en de zwakke kernkrachten, werken op atomair niveau en beïnvloeden elementaire deeltjes zoals protonen en elektronen. Deze vier krachten zijn de reden waarom de wereld bestaat zoals hij is, waarbij elke kracht unieke eigenschappen en kenmerken heeft.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De vier fundamentele natuurkrachten, van de sterkste tot de zwakste, zijn de sterke kernkracht, de elektromagnetische kracht, de zwakke kernkracht en de zwaartekracht.
Fundamentele basis van kracht Force
Wanneer levenloze objecten of elementaire deeltjes op elkaar inwerken, beïnvloeden de fundamentele krachten hun gedrag. Planeten draaien bijvoorbeeld om de zon vanwege de zwaartekracht. Blikseminslag omdat elektronen door de elektromagnetische kracht tussen wolken en de grond springen. Atomen blijven bij elkaar vanwege de sterke kernkracht en natuurlijke straling wordt veroorzaakt door de zwakke kernkracht.
Deze krachten hebben twee hoofdkenmerken gemeen. Ze hebben kracht en handelen over een bepaalde afstand. Bovendien zijn ze elk uniek en handelen ze op totaal verschillende manieren op de materie in.
De sterke kernkracht
De sterkste van de vier krachten is de sterke kernkracht, die de nummer twee kracht, elektromagnetisme, in de atoomkern moet overwinnen. Kernen bestaan uit protonen en neutronen, waarbij de protonen elkaar afstoten vanwege hun positieve ladingen. De sterke kernkracht overwint deze afstoting en houdt de protonen dicht bij elkaar in de kern.
Om de sterkte van de fundamentele krachten te kunnen vergelijken, gebruiken wetenschappers vaak de sterke kernkracht als basis en kennen deze de waarde 1 toe. De sterkte van elk van de andere krachten, die zwakker zijn, wordt gegeven als een fractie van deze sterkte. Hoewel het de krachtigste kracht is, werkt de sterke kernkracht niet op afstand. Het is beperkt tot de kern van een atoom en heeft slechts een bereik van ongeveer de straal van een gemiddelde kern.
De elektromagnetische kracht
De elektromagnetische kracht werkt in op geladen deeltjes en is de belangrijkste interactie in alles wat met elektriciteit te maken heeft. Omdat de meeste materie een balans heeft van geladen deeltjes, hebben grote objecten de neiging neutraal te zijn en heeft de kracht geen effect op hen. Wanneer voorwerpen worden opgeladen, zoals in elektrische motoren, in batterijen of met statische elektriciteit, stoten gelijke ladingen af en trekken ongelijke ladingen elkaar aan. Elektronen zijn de dragers van negatieve lading en worden aangetrokken door protonen, die een positieve lading hebben. Wanneer ladingen bewegen, creëren ze magnetische velden met noord- en zuidpolen. Net als bij ladingen stoten twee gelijke polen elkaar af en trekken verschillende polen elkaar aan.
De elektromagnetische kracht is iets minder dan een honderdste van de sterke kernkracht, maar kan op afstand werken. Terwijl het zwakker wordt naarmate de geladen objecten verder uit elkaar staan, gaan de aantrekking en afstoting theoretisch door tot in het oneindige. Op grote afstanden zijn de effecten echter klein en verwaarloosbaar.
De zwakke kernkracht
Terwijl de sterke kernkracht alleen werkt op deeltjes in de kern, werkt de zwakke kernkracht op veel elementaire deeltjes en is verantwoordelijk voor natuurlijke straling. Het regelt de manier waarop elementen in de loop van de tijd op natuurlijke wijze afbreken, en wanneer de atomen niet langer bij elkaar worden gehouden, worden deeltjes zoals elektronen uitgestoten in de vorm van straling. Als gevolg hiervan beïnvloedt de zwakke kernkracht hoe kernsplijting en kernfusie plaatsvinden.
De zwakke kracht is minder dan een miljoenste zo sterk als de sterke kernkracht en werkt slechts op zeer korte afstanden. Hoewel het deeltjes kan aantrekken en afstoten, is het werkbereik zo beperkt dat het niet echt werkt als de andere krachten, die over een afstand trekken of duwen. De zwakke kernkracht is meer als een lijm of vet, alleen actief in een dunne laag tussen elementaire deeltjes.
De zwaartekracht
Zwaartekracht fungeert als een aantrekkingskracht tussen twee objecten die massa hebben. De zwaartekracht hangt af van de massa van de voorwerpen. In het dagelijks leven is de zwaartekracht tussen de aarde en objecten zoals een auto het gewicht van de auto. De zwaartekracht is recht evenredig met de massa van de objecten. Bijvoorbeeld, 2 liter melk weegt twee keer zoveel als 1 liter.
Zwaartekracht is de zwakste kracht en is minder dan een miljoenste van een miljoenste van de sterkte van de sterke kernkracht. Hoewel ze op atomair niveau erg zwak zijn, hebben alledaagse objecten zoveel massa dat de zwaartekracht behoorlijk sterk wordt. Voor nog meer massa, zoals in planeten en sterren, is de zwaartekracht sterk genoeg om ze in een baan om de aarde te houden. Zwaartekracht is als de elektromagnetische kracht in die zin dat het op een afstand werkt, theoretisch tot in het oneindige. Dit wordt belangrijk voor enorme massa's, zoals sterrenstelsels die andere sterrenstelsels aantrekken, zelfs als ze erg ver van elkaar verwijderd zijn.
andere krachten
Het is gemakkelijk om je andere krachten in de natuur voor te stellen, zoals de wind, een explosie of de kracht van een straalmotor. Dit zijn allemaal secundaire krachten die voor hun actie afhankelijk zijn van de fundamentele krachten. De wind waait bijvoorbeeld omdat bij het weer warme lucht opstijgt en koude lucht daalt, waarbij de koude lucht zwaarder wordt door de zwaartekracht. De wind heeft kracht omdat de moleculen van de lucht bij elkaar worden gehouden door de fundamentele krachten, waardoor ze een duw kunnen uitoefenen. In feite liggen de vier fundamentele krachten achter alles wat levend wezen ervaart.