Cómo hallar la fuerza normal

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Coescrito por Anne Schmidt

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La fuerza normal es la cantidad de fuerza requerida para contrarrestar las otras en cualquier escenario dado. La mejor forma de hallarla depende de las circunstancias en que se encuentre el objeto y de las variables para las que posees información. Continúa leyendo para aprender más al respecto.

Método 1
Método 1 de 5:

Fuerza normal de un objeto en reposo

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  1. Step 1 Entiende a qué se refiere la fuerza normal.
    La fuerza normal se refiere a la cantidad de fuerza empleada para contrarrestar la fuerza de gravedad.
    • Imagina un bloque colocado sobre una mesa. La fuerza de gravedad jala el bloque hacia el suelo, pero, claramente, hay una fuerza que evita que el bloque rompa la mesa y descienda hasta el suelo. La fuerza responsable de detener el bloque a pesar de la fuerza gravitacional es la fuerza normal.
  2. Step 2 Conoce la ecuación para la fuerza normal de un objeto en reposo.
    Al calcular la fuerza normal de un objeto que se encuentra en reposo sobre una superficie plana, usa la fórmula N = m * g[1]
    • En esta ecuación, N es la fuerza normal, m es la masa del objeto y g es la aceleración de la gravedad.
    • Para un objeto colocado en una superficie plana, sin fuerzas externas sobre él, la fuerza normal es igual al peso del objeto. Para mantener el objeto quieto, la fuerza normal debe ser igual a la fuerza de gravedad sobre el objeto. La fuerza de gravedad sobre el objeto es el peso de este o, lo que es lo mismo, su masa multiplicada por la aceleración de la gravedad.
    • Ejemplo: halla la fuerza normal de un bloque con una masa de 4,2 kg.
  3. Step 3 Multiplica la masa del objeto por la aceleración de la gravedad.
    Al hacerlo, obtendrás el peso del objeto, lo que en última instancia equivale a la fuerza normal del objeto mientras se encuentra en reposo.
    • Ten en cuenta que la aceleración gravitacional sobre la superficie de la Tierra es una constante: g = 9,8 m/s2[2]
    • Ejemplo: peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  4. Step 4 Escribe tu respuesta.
    El paso previo debería resolver el problema, dándote la respuesta.
    • Ejemplo: la fuerza normal es de 41,16 N.
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Método 2
Método 2 de 5:

Fuerza normal sobre una pendiente

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  1. Step 1 Utiliza la ecuación correcta.
    Para calcular la fuerza normal de un objeto sobre una pendiente, necesitas usar la fórmula: N = m * g * cos(x)[3]
    • En esta ecuación, N es la fuerza normal, m es la masa del objeto, g es la aceleración de la gravedad y x es el ángulo de la pendiente.
    • Ejemplo: hallar la fuerza normal de un bloque de una masa de 4,2 kg, ubicado sobre una rampa con una inclinación de 45 grados.
  2. Step 2 Encuentra el coseno del ángulo.
    El coseno de un ángulo equivale al seno del ángulo complementario o al lado adyacente dividido entre la hipotenusa del triángulo formado por la pendiente.[4]
    • Este valor frecuentemente se obtiene con una calculadora, ya que el coseno de cualquier ángulo es una constante de dicho ángulo, pero también puedes obtenerlo manualmente.
    • Ejemplo: cos (45) = 0,71
  3. Step 3 Encuentra el peso del objeto.
    El peso de un objeto equivale a la masa del objeto multiplicada por la aceleración de la gravedad.
    • Ten en cuenta que la aceleración gravitacional sobre la superficie de la Tierra es una constante: g = 9,8 m/s2
    • Ejemplo: peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  4. Step 4 Multiplica ambos valores.
    Para encontrar la fuerza normal, necesitarás multiplicar el peso del objeto por el coseno del ángulo de la pendiente.
    • Ejemplo: N = m * g * cos(x) = 41,16 * 0,71 = 29,1
  5. Step 5 Escribe tu respuesta.
    El paso previo debería resolver el problema, dándote la respuesta.
    • Ten en cuenta que, para un objeto sobre un plano inclinado, la fuerza normal debe ser menor que el peso del objeto.
    • Ejemplo: la fuerza normal es de 29,1 N.
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Método 3
Método 3 de 5:

Fuerza normal con una fuerza externa hacia abajo

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  1. Step 1 Utiliza la ecuación correcta.
    Para calcular la fuerza normal de un objeto en reposo cuando una fuerza externa presiona hacia abajo sobre dicho objeto, utiliza la ecuación: N = m * g + F * sin(x).
    • N es la fuerza normal, m es la masa del objeto, g es la aceleración de la gravedad, F es la fuerza externa y x es el ángulo entre el objeto y la dirección de la fuerza externa.
    • Ejemplo: hallar la fuerza normal de un bloque con una masa de 4,2 kg, cuando una persona presiona hacia abajo con un ángulo de 30 grados y una fuerza de 20,9 N.
  2. Step 2 Encuentra el peso del objeto.
    El peso de un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por la aceleración de la gravedad.
    • Ten en cuenta que la aceleración gravitacional sobre la superficie de la Tierra es una constante: g = 9,8 m/s2
    • Ejemplo: peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  3. Step 3 Halla el seno del ángulo.
    El seno de un ángulo se calcula dividiendo el lado del triángulo opuesto al ángulo entre la hipotenusa del ángulo.
    • Ejemplo: sen(30) = 0,5
  4. Step 4 Multiplica el seno por la fuerza externa.
    La fuerza externa, en este caso, es la fuerza que actúa presionando el objeto hacia abajo.
    • Ejemplo: 0,5 * 20,9 = 10,45
  5. Step 5 Suma este valor al peso.
    Al hacerlo, obtendrás la fuerza normal.
    • Ejemplo: 10,45 + 41,16 = 51,61
  6. Step 6 Escribe tu respuesta.
    Ten en cuenta que para un objeto en reposo siendo presionado hacia abajo por una fuerza externa, la fuerza normal será mayor que el peso del objeto.
    • Ejemplo: la fuerza normal es de 51,61 N.
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Método 4
Método 4 de 5:

Fuerza normal con una fuerza externa hacia arriba

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  1. Step 1 Utiliza la ecuación correcta.
    Para calcular la fuerza normal de un objeto en reposo cuando una fuerza externa empuja el objeto hacia arriba, utiliza la ecuación: N = m * g - F * sin(x).
    • N es la fuerza normal, m es la masa del objeto, g es la aceleración de la gravedad, F es la fuerza externa, y x es el ángulo entre el objeto y la dirección de la fuerza externa.
    • Ejemplo: hallar la fuerza normal de un bloque con una masa de 4,2 kg, cuando una persona está jalando el bloque hacia arriba con un ángulo de 50 grados y una fuerza de 20,9 N.
  2. Step 2 Halla el peso del objeto.
    El peso del objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por la aceleración de la gravedad.
    • Ten en cuenta que la aceleración gravitacional sobre la superficie de la Tierra es una constante: g = 9,8 m/s2
    • Ejemplo: peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  3. Step 3 Encuentra el seno del ángulo.
    El seno de un ángulo se calcula dividiendo el lado del triángulo opuesto al ángulo entre la hipotenusa del ángulo.
    • Ejemplo: sen(50) = 0,77
  4. Step 4 Multiplica el seno por la fuerza externa.
    En este ejemplo, la fuerza externa es la fuerza que jala el objeto hacia arriba.
    • Ejemplo: 0,77 * 20,9 = 16,01
  5. Step 5 Resta este valor al peso.
    Al hacerlo, obtendrás la fuerza normal.
    • Ejemplo: 41,16 – 16,01 = 25,15
  6. Step 6 Escribe tu respuesta.
    Ten en cuenta que para un objeto en reposo con una fuerza externa hacia arriba, la fuerza normal será menor que el peso del objeto.
    • Ejemplo: la fuerza normal es de 25,15 N.
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Método 5
Método 5 de 5:

Fuerza normal y fricción

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  1. Step 1 Conoce la ecuación básica para la fricción cinética.
    La fricción cinética o fricción de un objeto en movimiento es igual al coeficiente de fricción multiplicado por la fuerza normal de un objeto. En forma de ecuación, esto se ve así: f = μ * N
    • En esta ecuación, f es la fricción, μ es el coeficiente de fricción y N es la fuerza normal del objeto.
    • El “coeficiente de ficción” es el ratio entre la resistencia de la fricción a la fuerza normal, el cual es responsable de la presión entre ambas superficies.
  2. Step 2 Reacomoda la ecuación para aislar a la fuerza normal.
    Si tienes el valor de la fricción cinética de un objeto, así como el coeficiente de fricción de dicho objeto, puedes calcular la fuerza normal usando la fórmula: N = f / μ
    • Ambos lados de la ecuación original se dividieron entre μ, así que se aisló la fuerza normal en un lado, colocando el coeficiente de fricción y la fricción cinética en el otro lado.
    • Ejemplo: hallar la fuerza normal de un bloque cuando el coeficiente de fricción es 0,4 y la magnitud de la fricción cinética es de 40 N.
  3. Step 3 Divide la fricción cinética entre el coeficiente de fricción.
    Esto es esencialmente todo lo que necesitas para hallar el valor de la fuerza normal.
    • Ejemplo: N = f / μ = 40 / 0,4 = 100
  4. Step 4 Anota tu respuesta.
    Si lo deseas, puedes revisar tu respuesta colocándola nuevamente en la ecuación original para la fricción cinética. De otro modo, habrás resuelto el problema.
    • Ejemplo: la fuerza normal es de 100,0 N.
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Cosas que necesitarás

  • lápiz
  • papel
  • calculadora

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Referencias

  1. ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict.html
  2. ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mass.html#wgt
  3. ↑ http://www.phy-astr.gsu.edu/butler/labs/physics1111/4NormalForce1111.pdf
  4. ↑ http://www.mathsisfun.com/sine-cosine-tangent.html

Acerca de este wikiHow

Anne Schmidt
Coescrito por:
Anne Schmidt
Instructor de química
Este artículo fue coescrito por Anne Schmidt. Anne Schmidt es instructora de Química en Wisconsin. Ha estado enseñando Química en escuelas secundarias por más de 20 años y le apasiona brindar contenido de química accesible y educativo. Cuenta con más de 9000 suscriptores en su canal de YouTube sobre química educativa. Se ha presentado en la American Association of Chemistry Teachers (AATC) y fue instructora adjunta de química general en el Northeast Wisconsin Technical College. Anne ha publicado en el Journal of Chemical Education como coautora, tiene un artículo en ChemEdX, además de haberse presentado dos veces y publicado con la AATC. Posee una licenciatura en química obtenida en la Universidad de Wisconsin, Oshkosh, así como una maestría en educación secundaria y enseñanza obtenida en la Universidad de Viterbo. Este artículo ha sido visto 421 454 veces.
Categorías: Matemáticas
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