¿Cómo se mantiene un objeto sobre una mesa en reposo?

Como es habitual en los problemas de estática mecánica, todo queda claro si dibuja un diagrama de cuerpo libre.

Aquí tenemos el objeto (rojo) sobre una mesa (azul) que está sobre la Tierra (línea curva negra). El objeto experimenta dos fuerzas.

1. es peso$W_o$que es causado por la interacción gravitacional con la Tierra.

2. Una fuerza normal$N_{o,T}$desde la parte superior de la mesa. Leer el subíndice$o,T$como la fuerza "sobre el objeto de la Mesa ".

Esto probablemente ya responda tu pregunta, pero sigamos un poco.

La fuerza de "reacción" a$W_o$es una atracción gravitacional igualmente fuerte que actúa sobre la Tierra misma. La reacción a la fuerza normal es una fuerza normal igualmente fuerte que empuja la mesa hacia abajo. La mesa también experimenta una fuerza normal.$N_{T,o}$del objeto Esta es la reacción a$N_{o,T}$y tiene la misma magnitud que$N_{o,T}$. la mesa, por supuesto, también tiene una fuerza de peso$W_T$y la Tierra siente una reacción como se muestra.

Como el sistema es estático, sabemos que las fuerzas sobre el objeto están equilibradas.

Imagina que hay 3 objetos. La Tierra, una mesa sobre la Tierra y un libro sobre la mesa.

El libro tiene 3 fuerzas principales que actúan sobre él. La mesa atrae gravitatoriamente al libro pero es insignificante. Está la Tierra jalándolo hacia abajo y la mesa empujándolo hacia arriba con una fuerza igual que cancela a la Tierra. Si el libro se hiciera más pesado, los átomos de la mesa se comprimirían aún más, lo que daría como resultado una mayor fuerza de repulsión. De cualquier manera se cancelan.

Hay una fuerza normal que es perpendicular a la parte inferior del objeto ya la superficie de la mesa. Esta fuerza es una aceleración de 1g, o 9,8 metros/seg^2. Es igual pero en dirección opuesta a la fuerza gravitatoria aplicada al objeto por el campo gravitatorio de la Tierra. La mesa evita que el objeto caiga al suelo impartiendo la fuerza normal al objeto. A medida que la mesa empuja hacia arriba contra el objeto, el objeto presiona la mesa y la mesa debe soportar el peso del objeto, que es la masa del objeto * 9,8 metros/seg^2. Por lo tanto, una cantidad igual de fuerza actúa tanto sobre el objeto como sobre la mesa, en direcciones opuestas.

El objeto tiene energía potencial igual a su masa * 1g * altura de la mesa. Si se quitara la mesa, o si el objeto fuera empujado fuera de la mesa, entraría en caída libre y su energía potencial se convertiría en energía cinética en el marco de referencia de la Tierra.

(Publiqué esto sin ver que la pregunta ya había sido respondida clara y completamente por Daniel Sank. Dejaré la publicación porque hay algunos enlaces que pueden ser útiles).

De acuerdo con la tercera ley de newton, que establece que toda acción tiene una reacción, por lo que el peso del objeto es la acción en una reacción realizada por la mesa en la dirección opuesta, es igual a la magnitud del peso del objeto, por lo que la fuerza total es cero.

F=-w donde: f es la reacción en la dirección superior w es el peso del objeto

Un objeto que descansa sobre una mesa en un campo de gravedad de 1g no está en reposo en un sistema inercial. En cambio, está siendo acelerado hacia arriba con una aceleración de 1g. El problema es que la superficie de la mesa y el piso NO son sistemas inerciales y las leyes de Newton son válidas solo en sistemas inerciales. Los únicos sistemas casi inerciales a los que los humanos tienen acceso en estos días son la Estación Espacial Internacional, el cometa vómito y otros sistemas de caída libre.