¿Podemos escribir "fuerza normal" como una función de las propiedades intrínsecas de la superficie subyacente?

Puede calcular la cantidad de la fuerza normal si conoce las propiedades elásticas del material y cuánto se dobla o deforma. En la mayoría de los casos, es muy difícil medir la cantidad de deformación, por ejemplo, puede ser inferior a 1 micra. También se debe tener en cuenta la forma y el área de la deformación; excepto en casos muy simples, esto puede ser muy difícil de predecir. Los materiales complejos como la madera pueden doblarse de manera diferente según la dirección en la que se aplique la fuerza.

En su forma más simple, esto es como estirar o comprimir un resorte. Si equilibra un peso encima de un resorte, puede predecir la fuerza de reacción del resorte midiendo la distancia por la cual se comprime y conociendo su constante de resorte. Pero si el peso se detiene, es más sencillo darse cuenta de que las fuerzas sobre el peso están en equilibrio, por lo que la "reacción normal" del resorte es igual a la fuerza de gravedad sobre él.

Es posible derivar la constante de fuerza para un resorte helicoidal a partir de su geometría y sus módulos de corte y de Young, o para la flexión de una viga a partir de su módulo de Young. Ambas estructuras son modelos ideales con cargas simples, pero el cálculo es bastante difícil. Para materiales reales con cargas complejas, el cálculo es mucho más difícil. A pesar de la complejidad, la 3.ª Ley de Newton sigue siendo válida.

¿La fuerza normal ejercida desde la superficie hacia el cuerpo depende únicamente de la cantidad de fuerza que el cuerpo ejerce sobre la superficie? ¿O depende de otras cosas también? (solo en el modelo de cuerpo rígido)

La Fuerza Normal que ejerce la Superficie sobre el Cuerpo es siempre igual a la Fuerza que ejerce el Cuerpo sobre la Superficie (3ª Ley de Newton). Esto se aplica tanto a cuerpos rígidos como elásticos o "blandos".

Las fuerzas son interacciones. No existen hasta que hay algún tipo de interacción, ya sea "acción a distancia", como la gravedad y el electromagnetismo, o fuerzas de contacto como la presión del aire, la fricción o la fricción seca. Entonces los cuerpos que interactúan ejercen fuerzas iguales y opuestas entre sí. Por lo tanto, no puede tener un Cuerpo que ejerza una fuerza en el espacio vacío, o que ejerza una fuerza que no tenga su fuerza emparejada de "acción-reacción".

Usted pregunta "¿Depende [la Fuerza Normal] de otras cosas también?" Sí, depende de la aceleración de la superficie y del cuerpo. Si la superficie y el cuerpo están acelerando hacia arriba o hacia abajo en un ascensor, la fuerza normal es mayor o menor que la fuerza gravitacional que atrae al objeto hacia la Tierra. Pero la tercera ley de Newton todavía se aplica a las fuerzas que interactúan entre la superficie y el cuerpo: siguen siendo iguales y opuestas.

Consulte Fuerza normal del elevador y Si$F=ma$, ¿cómo podemos experimentar tanto la gravedad como una fuerza normal aunque no estemos acelerando? y preguntas similares en la columna "Relacionados" y sus enlaces.

Piense en la fuerza normal como una fuerza de retención . Un libro sobre una mesa está sostenido por la mesa. La mesa puede aumentar su fuerza de sujeción si es necesario. Si empujo la parte superior del libro, por ejemplo, la mesa ahora debe contener más fuerza. Pero si esa fuerza de sujeción tiene que ser mayor que la que puede soportar la mesa, la mesa se rompe.

¿Podemos describir/definir la "fuerza normal" en función de las propiedades físicas y químicas intrínsecas de la superficie, como el tipo de material, las interacciones intermoleculares, etc.?

no _

Si pongo una pluma y una piedra sobre una mesa, la mesa aplica dos fuerzas normales diferentes para sostener estos elementos. Pero es el mismo material. Si no conoces las circunstancias (si no sabes qué otras fuerzas están actuando), no puedes conocer la fuerza normal. Puede ser cualquier cosa desde 0 hasta el máximo.

Y también siempre decimos que la "fuerza normal" solo depende de las propiedades intrínsecas de la superficie.

¿Quién es el "nosotros", que dice eso? es incorrecto _

La fuerza normal no solo depende de las propiedades intrínsecas. Pero la fuerza normal máxima es. Porque eso solo depende de la resistencia del material.

No estoy seguro de lo que está preguntando. Una fuerza normal está allí para hacer cumplir una restricción. Si un cuerpo no puede penetrar una superficie, se creará una fuerza en la dirección que no produce trabajo para evitar que el cuerpo penetre la superficie.

Si es una superficie plana (o semiplana), las direcciones de movimiento permitidas son planas al contacto y la fuerza normal será normal al plano.

La clave es que la dirección de la fuerza normal se decide por la geometría y la magnitud por el equilibrio de fuerzas.

Considere una pelota que se desliza o rueda sobre la superficie. Si el punto de contacto tiene velocidad tangencial$\vec{v} = v \hat{x} + u \hat{y}$entonces la fuerza normal seguirá la dirección$\hat{z}$dónde

Esto asegura que la fuerza normal no agregará ni quitará energía al sistema.

Todavía hay sólo cuatro fuerzas conocidas en el universo. Todos los demás nombres de fuerzas son etiquetas para manifestaciones familiares de aquellas. La fuerza normal es una manifestación de la repulsión electrostática entre electrones. No hay otro candidato.

En la escala de miceo, cuando dos superficies se acercan, sus respectivos electrones cercanos a la superficie y sus átomos o moléculas asociados se desplazan contra las fuerzas restauradoras. El resultado neto es una deformación a escala macro. No es posible modelarlo matemáticamente en términos de las interacciones de las partículas porque hay muchas de esas interacciones involucradas, sin mencionar las irregularidades de la superficie en el nivel de Mico.

Los cuerpos rígidos con fuerzas entre ellos pero sin deformación son a veces una ficción útil.