¿Qué es la fuerza normal?

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

Se dice comúnmente que existen cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: las fuerzas gravitacionales, electromagnéticas, nucleares débiles y nucleares fuertes. La fuerza normal es en realidad una colección de fuerzas electromagnéticas. En el nivel atómico, dos objetos resisten ser aplastados porque los electrones de un objeto resisten los del otro. Los electrones tienen una carga negativa, por lo que dos electrones tenderán a repelerse entre sí 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 cancelará 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 normal en un automóvil que baja una colina forma un ángulo recto con la carretera, aunque la fuerza gravitacional todavía se dirige verticalmente. Dado que estas fuerzas ya no se cancelarán exactamente, un automóvil acelerará cuesta abajo incluso si no se usa gasolina.

Otra posible situación que involucra la fuerza es cuando dos objetos están colisionando. 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 una fuerza externa actúe sobre ellos. Por lo tanto, los objetos que chocan deben ejercer fuerzas entre sí para que cambien las velocidades. De hecho, esto es exactamente lo que hacen: las fuerzas normales que ejercen entre sí son suficientes para que se muevan con sus velocidades finales.

En la mecánica clásica, la fuerza normal es importante para determinar la fricción estática y cinética. Estos se refieren a la fricción entre objetos sólidos, como una caja deslizándose por el piso. Este tipo de fricción es proporcional a las fuerzas normales, lo que significa que duplicar la fuerza normal duplicará la fuerza de fricción. En 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.