¿Por qué la fuerza que experimentamos es la fuerza normal y no la fuerza neta?

Estaba haciendo algunas preguntas de movimiento circular, y en cada ejemplo para calcular el peso/fuerza aparente de una persona que experimenta, encuentras la fuerza normal. Por ejemplo, cuando estás en la parte superior de una rueda de la fortuna, experimentas menos peso, ya que F norte = metro v 2 / r − F gramo . O, si la tierra gira lo suficientemente rápido, te sentirás ingrávido cuando F N esté 0 . No es porque la fuerza neta sea 0, sino porque la fuerza normal es 0 .

Otro ejemplo es cuando un piloto hace un bucle. En la parte superior del ciclo, la fuerza que experimentan es F N , y no F g + F N . Este ejemplo en particular me confunde especialmente, ya que siento que el piloto definitivamente debería experimentar tanto la fuerza normal del asiento como la gravedad. ¿Por qué la fuerza que sentimos es la fuerza normal y no la fuerza neta? No puedo envolver mi cabeza alrededor de eso. Encontré este hilo , pero no es una respuesta muy intuitiva para mí.

Respuestas (4)

La fuerza de la gravedad actúa en todo nuestro cuerpo y no nos estira ni nos comprime.

Cuando nos paramos en el suelo, la fuerza normal del suelo actúa en un lugar, nuestros pies, por lo que sentimos que tiende a tratar de comprimirnos.

En este ejemplo, la fuerza neta es cero, pero experimentamos la fuerza en nuestros pies.

Si estuvieras en un ascensor que desciende y se detuviera repentinamente, te sentirías más pesado. La fuerza de gravedad ha sido constante, es la fuerza a nuestros pies la que ha cambiado y aumentado.

La gravedad nos comprime, solo un poquito. En mi opinión esto está muy ligado a la fisiología. Una persona con sobrepeso lo siente, de lo que es bastante difícil decir de dónde viene la sensación. Lo cierto es que la fuerza normal se aplica a los pies o cualquiera que sea el punto de contacto.
@Alchimista Sí, la fuerza normal se aplica a los pies. Puede parecer que la gravedad nos comprime, pero solo debido a que causa la fuerza normal cuando nos paramos sobre algo. En su propia gravedad no se siente. En el espacio, por ejemplo, orbitando la Tierra, una persona con sobrepeso no sentiría los efectos de la gravedad y podría gustarle la sensación de estar libre de las cosas que normalmente le presionan, los pies o la espalda, por ejemplo, mientras está acostada.
sí, claro. Parece volverse semántico. Pero no es que el suelo se levante para comprimirnos hacia una cabeza inmóvil. Eso también está relacionado con el comentario anterior. Puedo aplicar peso a la cabeza o al com.
Por cierto, de repente comencé a sentir fuerza hace más de 5 minutos :)) porque al centrarme en mi sensación :)) de hecho, la mayor parte proviene de los pies, pero lo sabíamos.
@ Alchimista, tal vez haya un aspecto psicológico, también me viene a la mente el principio de equivalencia ... todo lo mejor.
Como han señalado otros, creo que hay un problema semántico. En física, a veces decimos que un objeto siente una fuerza si está sujeto a la fuerza. En tus problemas, sentir significa sentir . Estamos sujetos a la fuerza de la gravedad; nos tira hacia abajo. Pero es la fuerza normal la que hace que la piel de nuestros pies se comprima, enviando señales nerviosas al cerebro que interpretamos como sentir .

¿Por qué la fuerza que sentimos es la fuerza normal y no la fuerza neta?

Esto es parte de la idea clave que condujo al desarrollo de la relatividad general (GR). Einstein lo llamó su “pensamiento más feliz”. Hoy se conoce como el principio de equivalencia.

Para un poco de historia, todos somos introducidos a la física con las leyes de Newton. Lo que se cubre mucho más adelante es que solo se aplican en marcos de referencia inerciales. En marcos acelerados, giratorios o no inerciales, tenemos que introducir las llamadas fuerzas ficticias. Las fuerzas ficticias no pueden medirse ni detectarse directamente por ningún medio. Solo se pueden inferir por sus efectos en movimiento en el marco no inercial, y se puede hacer que desaparezcan simplemente transformándose en un marco inercial.

Resulta que la gravedad es un caso especial. La gravedad uniforme es una fuerza ficticia, solo la gravedad de marea es una fuerza real. La gravedad uniforme, como cualquier fuerza ficticia, es completamente inmedible. Cada vez que piensa que está midiendo la gravedad uniforme, en realidad está midiendo otra cosa, generalmente la fuerza normal que descubrió. Entonces, en problemas como este, donde las distancias son demasiado pequeñas para la gravedad de las mareas, la gravedad es una fuerza ficticia en el sentido de que no tiene un efecto medible. No causa nada medible, solo se usa para explicar el movimiento de los objetos.

Por ejemplo, un objeto en una escala registra una fuerza de 100 N. Entonces, hay una fuerza real medible de 100 N que apunta hacia arriba. Si estuviéramos en un marco inercial, como una estación espacial en el espacio profundo, entonces estarían acelerando a medida que pasan junto a nosotros, como si la escala estuviera en el piso de un cohete que pasa. Pero si se observa que no están acelerando, como nosotros en el suelo observando la escala también en el suelo, entonces inferimos la presencia de una fuerza ficticia que apunta hacia abajo. Esta fuerza ficticia no tiene un efecto directamente medible y solo se deduce del hecho de que el objeto no está acelerando.

Este es el principio de equivalencia. Solo la gravedad de las mareas es real (es la curvatura del espacio-tiempo). Localmente, la gravedad es una fuerza ficticia que no tiene efectos medibles a distancias demasiado pequeñas para que la gravedad de las mareas importe.

Puedo imaginar una balanza ejerciendo una fuerza normal sobre un objeto, pero según la tercera ley de Newton, esto es totalmente equivalente a que el objeto ejerza una fuerza hacia abajo sobre la balanza. Dado que esas dos fuerzas son solo dos caras de la misma moneda, realmente me cuesta ver cómo esto no cuenta como "medir" la fuerza debida a la gravedad. Compare y contraste sosteniendo una balanza de resorte en la mano y girándola (para medir la fuerza centrífuga ficticia, que es solo la acción para oponerse a la reacción de tensión en el resorte).
@Kevin, la fuerza hacia abajo, que es el tercer par de leyes para la fuerza normal, también es una fuerza normal. No es una fuerza gravitatoria, aunque apunte hacia abajo. Si mides esa fuerza, todavía no estás midiendo la gravedad.

Cuando "experimentamos" una fuerza como la gravedad, en realidad es un proceso muy distribuido. Estira y distorsiona cada parte del cuerpo solo un poco. Tenemos detectores de tensión integrados en nuestro cuerpo para detectar esto.

Sin embargo, estas son solo medidas diferenciales. Es una diferencia de fuerzas lo que hace que nos estiremos así. Piensa en un resorte. Si sostiene un resorte de manera que las fuerzas sean idénticas en ambos extremos, no se estirará.

Si estamos en 'caída libre', las fuerzas en todas las células son las mismas, por lo que no hay estiramiento ni sensación de fuerza. Necesitamos que algunas células tengan fuerzas diferentes sobre ellas que otras antes de sentir el peso.

Esto podría suceder de muchas maneras, pero en las situaciones en las que está pensando, la fuerza diferencial es que hay alguna fuerza normal que nos empuja en alguna parte. Esto es lo que crea el aplastamiento y tensión diferencial que nuestro cuerpo finalmente detecta.

En la parte superior o inferior de un bucle, la fuerza neta (que determina la aceleración) incluye la gravedad. La fuerza normal puede cambiar.

¿Por qué la fuerza que experimentamos es la fuerza normal y no la fuerza neta?
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