La fuerza
Peso actúa sobre un objeto cuando éste está cayendo dentro de un campo gravitatorio. Pero si el objeto se encuentra en reposo (en la Tierra) la fuerza gravitacional sobre él no desaparece, sino que continúa actuando (se puede comprobar con una balanza de resorte). Sin embargo, a pesar de la existencia de la fuerza
Peso el objeto no se mueve, y como no queremos contradecir a Newton, si el cuerpo no se mueve (1° Ley) debe existir otra fuerza que esté equilibrando a la fuerza
Peso. Esta fuerza aparece cuando 2 objetos están en contacto, y se denomina fuerza
Normal (matemáticamente normal deriva de perpendicular).
Cuando un cuerpo se encuentra apoyado sobre una superficie ejerce sobre ésta una fuerza, y la superficie aporta una fuerza opuesta; esto se puede interpretar pensando que si el cuerpo apoyado no se hunde ni flota cual ‘plato volador’, entonces debe existir una fuerza que compense a las fuerzas que recibe la superficie.
La Normal es una fuerza de contacto y siempre es perpendicular a la superficie donde está apoyado el objeto.
En algunos casos el módulo de la fuerza normal coincide con el módulo de la fuerza peso, pero no siempre es así, tal como veremos en el caso de una rampa.
Algunos casos
Si tenemos una silla apoyada sobre un piso horizontal, la superficie ejercerá sobre la silla una fuerza de igual magnitud y sentido opuesto al peso de la silla, esa fuerza
Normal será perpendicular a la superficie horizontal del piso.
Si una persona se para sobre la silla, el peso del conjunto silla-persona será mayor que el de la silla vacía, entonces la superficie del piso deberá aportar una fuerza
Normal superior para compensar el nuevo peso, de lo contrario la silla se estaría hundiendo en el piso. Ahora la magnitud de la fuerza
Normal equivale a la suma del peso de la silla más el peso de la persona.
Una variante distinta se presenta cuando el cuerpo está apoyado sobre una superficie horizontal, donde veremos que la fuerza
Normal compensa solo a una componente de la fuerza
Peso, y no a su módulo total.
Si solo actúa la fuerza Peso sobre el objeto, ésta se puede descomponer según un eje paralelo a la superficie de apoyo, y otro perpendicular a la misma, de esta manera tendremos:
Peso-x =
m.g.sen(α) y Peso-y =
m.g.cos(α)
La suma vectorial de la fuerza Peso (o de una de sus componentes) y de la fuerza Normal da cero (o sea que tienen igual magnitud), además están aplicadas sobre el mismo cuerpo que permanece en reposo.
Pero estas fuerzas iguales y opuestas (Peso y Normal) no deben confundirse con las fuerzas de acción y reacción de las que hablamos en la tercera ley de Newton. Ya que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre objetos diferentes.
Para cada una de las fuerzas que se representan en la figura del cajón (ambas están aplicadas sobre él) existe una fuerza de reacción ubicada en otro cuerpo. La fuerza Peso encuentra su par en la Tierra (lo idealizamos diciendo en el centro de la Tierra), y la fuerza Normal ascendente encuentra su par en una fuerza hacia abajo que ejerce el cajón sobre la mesa.
Fuentes:
Bauer; Westfall
(2011). Física para ingeniería y ciencias Vol. 1. (pág. 106).
Giancoli (2006).
Física Vol. 1. Ed. 6°. (pág. 81).
