Fuerza normal

F_n representa la fuerza normal.

En física, la fuerza normal $F_{n}\,$ (o N) se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Ésta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido opuesto, a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie.

Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la superficie. De acuerdo con la tercera ley de Newton o "Principio de acción y reacción", la superficie debe ejercer sobre el cuerpo una fuerza de la misma magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Las fuerzas debido al contacto son siempre perpendiculares (o normales) a la superficie de contacto.

En general, la magnitud o módulo de la fuerza normal es la proyección de la fuerza resultante sobre cuerpo, $\mathbf {F} _{R}$, sobre el vector normal a la superficie. Cuando la fuerza actuante es el peso, y la superficie es un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal, la fuerza normal se encuentra multiplicando la masa por g, la gravedad, de manera que:

$F_{n}=mg\cos \alpha =\mathbf {P} \cdot \mathbf {n} \,$

Ejemplo teórico

Supongamos que una caja de 40 kg se encuentra situada sobre una mesa. La fuerza normal del objeto es el peso(**), pero en dirección opuesta al mismo. De manera que, como el peso se puede calcular multiplicando la masa(kg) por la aceleración(gravedad), hacemos 40kg · 9.81 m/s2 = 392.4 Newtons, donde 9.81 m/s2 es la aceleración que recae sobre el objeto debido a la gravedad(9.81 metros por segundo al cuadrado). Así que podemos concluir que la Fuerza Normal es de 392.4 Newtons, pero en dirección opuesta al peso; o visto en un plano cartesiano, con dirección al norte, mientras que el peso tiene dirección al sur.

(**) = la fuerza normal es igual al peso ya que el peso es la única fuerza que está actuando en dirección hacia la superficie donde se localiza el objeto y no hay otros factores que disminuyan la fuerza que el peso ejerce sobre esa misma superficie; por ejemplo: una inclinación en la superficie.

Ejemplo práctico

Si se coloca una regla sobre dos libros, de modo que sean los extremos de la regla los que estén en contacto con los libros y el centro esté libre, y luego se ubica un pequeño y pesado objeto en el centro de la regla, ésta se curvará. Si se retira el objeto repentinamente, se podrá observar que la regla volverá a su estado original con fuerza. Esta fuerza que antes estaba contenida por el objeto pesado, es la misma fuerza normal.

Otra explicación posible es la siguiente: cuando colocas un libro sobre una mesa, este ejerce una fuerza sobre la mesa (su peso), si la mesa no ejerciera ninguna fuerza que resistiera al peso del libro este rompería la mesa y caería al suelo. Esa fuerza que hace la mesa es una fuerza normal (siempre que no intervenga más fuerza que el peso la fuerza normal será de módulo igual al del peso, la misma dirección y sentido contrario, ya que si interveniera otra fuerza , habría que sumar la parte vertical del módulo de la fuerza al peso o a la fuerza normal, dependiendo del sentido de la fuerza, de manera que, si la fuerza fuese en el mismo sentido que la normal, la fórmula sería la siguiente: Peso=Fuerza Normal+Componente vertical de la fuerza aplicada).