Respuestas
[¿Qué pasaría si la caja se estuviera deslizando a lo largo de la mesa?]
La fuerza normal no siempre será igual a mgmgm, g. Si consideramos un caso más complicado, donde la superficie de contacto no sea horizontal, donde haya fuerzas verticales presentes, o donde haya aceleración vertical, la fuerza normal no será necesariamente igual a mgmgm, g. Sin embargo, aún en un caso más complicado, resolveríamos para la fuerza normal usando el proceso mostrado arriba. Tal vez sustituiríamos una aceleración diferente, o tal vez habría que incluir más fuerzas pero, en general, la estrategia para resolver problemas donde hay que encontrar la fuerza normal usando la segunda ley de Newton seguirá siendo la misma.Respuesta:Alguna vez te has volteado demasiado rápido y caminado derechito a una pared? Yo sí. Duele y me hace sentir tonto. Podemos culpar a la fuerza normal por el dolor que sentimos cuando chocamos contra objetos sólidos. La fuerza normal es la fuerza que las superficies ejercen para prevenir que los objetos sólidos se atraviesen entre sí.
La fuerza normal es una fuerza de contacto. Si dos superficies no están en contacto, no pueden ejercer fuerza normal una sobre la otra. Por ejemplo, las superficies de una mesa y una caja no ejercen fuerza normal la una sobre la otra si no están en contacto.
Sin embargo, cuando dos superficies están en contacto (por ejemplo, la caja y la mesa), ejercen fuerza normal la una sobre la otra, perpendicular a las superficies de contacto. Esta fuerza normal será tan grande como sea necesario para prevenir que las superficies se penetren. [¿Por qué la mesa se ve curvada en la siguiente imagen?]
La palabra "normal" en fuerza normal no se refiriere a ordinaria o común. En este contexto, "normal" se refiere a perpendicular. Esto es porque la fuerza normal, usualmente representada por F_nF
n
F, start subscript, n, end subscript o simplemente NNN, es una fuerza en dirección perpendicular a las dos superficies en contacto. Tiene sentido que las fuerzas sean perpendiculares a las superficies, pues la fuerza normal es la que previene que los objetos se atraviesen el uno al otro. Las superficies también pueden ejercer fuerzas de contacto en dirección paralela a ellas mismas, pero a estas fuerzas las llamamos fuerzas de fricción (ya que trabajan para prevenir que las superficies se deslicen entre ellas) en vez de llamarlas fuerzas normales.
¿Cómo es que las superficies inanimadas "saben" que deben ejercer una fuerza normal?
Para la mayoría de la gente, tiene sentido que una persona tenga que ejercer una fuerza hacia arriba con sus manos cuando carga una pesada bolsa de comida para perro, como se observa en la Figura 3(a) a continuación.
Pero algunas personas encuentran difícil de creer que un objeto inanimado como una mesa pueda ejercer una fuerza normal hacia arriba sobre una bolsa con comida para perro, como se muestra en la Figura 3(b) a continuación. A veces, la gente cree que la mesa no está realmente ejerciendo una fuerza hacia arriba, sino que simplemente se encuentra "en el camino" de la comida para perro que está cayendo. Pero así no es como funcionan las leyes de Newton. Si sobre la comida para perro solo estuviera actuando la fuerza de gravedad, la bolsa se tendría que acelerar hacia abajo. La mesa entonces debe estar haciendo algo más que "estar en el camino". La mesa debe ejercer una fuerza hacia arriba para evitar que la comida para perro la atraviese y caiga.
Extrañamente, si un objeto más pesado es colocado sobre la mesa, la mesa debe ejercer una mayor fuerza normal para evitar que el objeto pase a través de ella. ¿Cómo sabe la mesa ejercer apenas la cantidad correcta de fuerza que previene que el objeto pase a través de ella?
Esencialmente, la mesa "sabe" cuánta fuerza ejercer basada en cuánto se deforma o se comprime la superficie o el objeto. Cuando los objetos sólidos se deforman, típicamente tratan de restablecerse ellos mismos y "rebotar" a su forma natural. A mayor peso habrá mayor deformación y mayor será la fuerza de restitución que tratará de regresar la superficie a su forma natural. Esta deformación será observable si la carga se coloca en una mesa plegable, pero incluso los objetos rígidos se deforman cuando se les aplica una fuerza. A menos que el objeto se deforme más allá de su límite, ejercerá una fuerza de restitución muy similar a la de un resorte deformado (o una cama elástica o un trampolín). Así que cuando la carga es puesta sobre la mesa, la mesa se pandea hasta que la fuerza de restitución se vuelve tan grande como el peso de la carga. En este punto, la fuerza externa neta s=14.8 N(calcula y celebra)