Funcionamiento de la fuerza normal: guía de uso y ejemplos

La fuerza normal es responsable de mantener dos objetos separados físicamente en el espacio. Sin él, los objetos sólidos se fusionarían sin ninguna resistencia. Es causado fundamentalmente por las fuerzas eléctricas de muchos átomos que se repelen entre sí. Los objetos generalmente se ponen en contacto por la fuerza gravitacional o por colisión. Esta fuerza es un concepto importante en la mecánica clásica para calcular la fricción entre objetos sólidos.

Científico con vasos de precipitados

Se dice comúnmente que hay cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: las fuerzas gravitacional, electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte. La fuerza normal es en realidad una colección de fuerzas electromagnéticas. A nivel atómico, dos objetos resisten ser aplastados porque los electrones de un objeto resisten a los del otro. Los electrones tienen carga negativa, por lo que dos electrones tenderán a repelerse cuando estén cerca. Cuando muchos átomos se comportan de esta manera colectivamente, el resultado es la fuerza normal.

Esta fuerza siempre se dirige perpendicular a la superficie que la causa. Cuando un automóvil está en un terreno plano, la fuerza normal es vertical y anulará exactamente la fuerza gravitacional. Es por eso que un automóvil en terreno llano no acelerará ni hacia arriba ni hacia abajo. Sin embargo, la fuerza sobre un automóvil que baja por una colina forma un ángulo recto con la carretera, aunque la fuerza gravitacional todavía se dirige verticalmente. Dado que estas fuerzas ya no se anularán exactamente, un automóvil acelerará cuesta abajo incluso si no se usa gasolina.

Otra posible situación que involucra la fuerza es cuando dos objetos chocan. Cuando esto sucede, no es la gravedad , sino el impulso el responsable de la fuerza normal. La primera ley de Newton establece que los objetos en movimiento permanecerán en movimiento a menos que actúen sobre ellos una fuerza externa. Entonces, los objetos que chocan deben ejercer fuerzas entre sí para que cambien de velocidad. De hecho, esto es exactamente lo que hacen: las fuerzas que ejercen entre sí son suficientes para enviarlos a moverse con sus velocidades finales.

En la mecánica clásica, la fuerza normal es importante para determinar la fricción estática y cinética. Se refieren a la fricción entre objetos sólidos, como una caja que se desliza por el suelo. Este tipo de fricción es proporcional a las fuerzas normales. En los casos cotidianos, el peso de un objeto es el responsable de su fuerza normal. Por eso es más difícil empujar una caja pesada que una más ligera.

 

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