Me he estado preguntando, ¿qué causa que exista la fuerza normal?
En clase, el maestro en realidad nunca lo explica, solo dice "Tiene que estar ahí porque algo tiene que contrarrestar la gravedad". Si bien entiendo que esto es cierto, nunca explica por qué . Cada vez que le pregunto a alguien más, siempre responde de manera similar, diciendo "Tiene que estar ahí, porque el objeto no está acelerando", y esto se ha vuelto muy frustrante.
Entonces, ¿cuál es la causa de la fuerza normal? Según mi razonamiento, tiene que ser una de las cuatro fuerzas fundamentales. (Gravedad, electromagnetismo, fuerza débil o fuerza fuerte). Me parecería que el electromagnetismo tendría más sentido (electrones en las capas externas de los átomos que se repelen entre sí),
Sin embargo, justo cuando pensé que esto tenía que ser correcto, leí algo en línea sobre "ciertas partículas fundamentales que se repelen entre sí cuando sus funciones de onda se superponen". Todavía no he estudiado mecánica cuántica, así que no estoy muy seguro de qué hacer con eso.
Si alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esto para mí sería muy apreciado.
Suponiendo que por "fuerza normal" te refieres a la que actúa contra la fuerza que sujeta el objeto a la superficie: es electromagnético. Como un ejemplo simple, considere dos átomos que interactúan. Básicamente, la fuerza entre estos átomos surge de tres fuentes:
Si graficas la energía potencial total de estas contribuciones como una función de la separación de los átomos, obtienes algo que se parece más o menos a esto:
(fuente: wikimedia.org )
Sabiendo que la fuerza es el gradiente negativo de la energía potencial, puedes decir que los átomos experimentan una fuerza de repulsión cuando están muy cerca y una fuerza de atracción cuando están más separados. La fuerza repulsiva se vuelve más grande cuanto más cerca están los átomos, esencialmente sin límite, por lo que no importa qué fuerza esté empujando a los átomos juntos, el sistema alcanzará algún punto de equilibrio donde las fuerzas estén balanceadas (excepto bajo ciertas condiciones extremas que nunca ocurren en la Tierra). ). Esto ilustra cómo los átomos son capaces de resistir las fuerzas que los unen.
Obviamente, la historia real es mucho más complicada porque los objetos reales están hechos de moléculas y hay muchos tipos diferentes de interacciones.
La fuerza normal no se debe realmente a ninguna de las cuatro fuerzas de la naturaleza. Las fuerzas de la naturaleza no son todas las fuerzas en el sentido macroscópico, son solo las partículas bosónicas fundamentales en una descripción moderna de la teoría cuántica de campos.
La fuerza normal se debe casi exclusivamente al principio de exclusión de Pauli. Esto se debe a que los electrones tienen la propiedad de que dos electrones no pueden estar en el mismo estado cuántico. Dos electrones no pueden estar exactamente en el mismo punto.
Pero podrías estar pensando, "las partículas de dos puntos en tres dimensiones nunca pueden estar en el mismo punto, ¡es infinitamente improbable!" En la mecánica cuántica, las partículas se distribuyen en una función de onda, y la condición de que no puedan estar en el mismo punto significa que dondequiera que se superponga su dispersión, la función de onda es cero. La función de onda está en 6 dimensiones para 2 partículas, por lo que es difícil de visualizar, pero los ceros aparecen en la parte diagonal, donde coinciden las dos posiciones de la partícula.
Cuando pones dos objetos en contacto, las funciones de onda de los electrones se juntan y la escala promedio de variación aumenta ligeramente debido a la exclusión. La tasa de cambio de la función de onda es el impulso del electrón y, a medida que los empuja más cerca, cuesta energía. Esta es la fuente de la fuerza normal. No existiría si los electrones fueran bosones elementales.
No tengo idea si alguna vez leerás esto, podrías hacerlo porque, por lo que puedo decir, eres un usuario, pero TODAS las respuestas dadas aquí son completamente incorrectas. La Fn ocurre simplemente como una reacción a la gravedad que empuja hacia abajo sobre una superficie, según la Tercera Ley de Newton.
Eso es todo.
Para responder a su pregunta de qué fuerza hay detrás de Fn, la respuesta es GRAVEDAD, y ciertamente no electromagnetismo.
Antonio
chris gerig
chris gerig
qmecanico