Fuerza Normal

Si un cuerpo está apoyado sobre una superficie rígida, la acción de su peso debería hacer que se hundiese en ella, sin embargo esto generalmente no es así. Entonces, ¿Por qué no se hunde?. La lógica y el principio fundamental de Newton, nos dicen que debe existir alguna fuerza que anule el peso del cuerpo y permita mantenerlo en reposo. Esa fuerza, recibe el nombre de fuerza normal, reacción normal o simplemente normal, N.

¿Cómo calcular la fuerza normal?

La fuerza normal no tiene una expresión general a partir de la cual podemos calcular directamente su valor, sin embargo se puede deducir para cada caso de estudio haciendo uso del principio fundamental o segunda ley de Newton.

Fuerza normal de un cuerpo sobre una superficie horizontal.

Si el cuerpo no se hunde no hay aceleración en el eje y (verticalmente) y por tanto, si calculamos la fuerza resultante en este caso en concreto, obtenemos que:

$$\begin{gathered} {\sum }_{}{F}_y=m·a_y \Rightarrow \\ N-P=m·0 \Rightarrow \\ N=P \Rightarrow \\ \underline{N=m·g} \end{gathered}$$

Fuerza normal de un cuerpo sobre una superficie inclinada.

En el caso de que el objeto se encuentre en una superficie inclinada que forma un ángulo α con la horizontal, el peso del cuerpo no se aplica completamente sobre la superficie. Si observas la figura, el efecto del peso se puede descomponer en una fuerza paralela al plano ($\overrightarrow{P_x}$) y otra perpendicular ($\overrightarrow{P_y}$). $\overrightarrow{P_x}$ es la encargada de empujar el cuerpo pendiente abajo y $\overrightarrow{P_y}$ de empujar a la superficie. Dado que la fuerza normal es la reacción a la fuerza que se ejerce sobre la superficie, el módulo y dirección de $\overrightarrow{\text{msub}}$ será igual que $\overrightarrow{P_y}$. Aplicando la descomposición de fuerzas estudiada en un apartado anterior, podemos calcular que:

$$\begin{gathered} P_x=P·\sin \left(\alpha \right) \\ {P}_y=P·\cos \left(\alpha \right) \end{gathered}$$

Como el cuerpo no se mueve a lo largo del eje y, su aceleración a_y=0 m/s². Teniendo en cuenta esto, si calculamos la fuerza resultante en este caso:

$$\begin{gathered} {\sum }_{}{F}_y=m·a_y \Rightarrow \\ N-P_y=m·0 \Rightarrow \\ N=P_y \Rightarrow \\ \underline{N=m·g·\cos \left(\alpha \right)} \end{gathered}$$