Vad är normalkraft?

Normalkraften är ansvarig för att hålla två föremål fysiskt åtskilda i rymden. Utan den skulle fasta föremål smälta samman utan något motstånd. Det är i grunden orsakat av de elektriska krafterna från många atomer som stöter bort varandra. Objekt förs vanligtvis i kontakt med antingen gravitationskraften eller genom kollision. Denna kraft är ett viktigt begrepp inom klassisk mekanik för att beräkna friktion mellan fasta föremål.

Det brukar sägas att det finns fyra grundläggande naturkrafter: gravitationskrafter, elektromagnetiska, svaga kärnkrafter och starka kärnkrafter. Normalkraften är egentligen en samling elektromagnetiska krafter. På atomnivå motstår två objekt att slås samman eftersom elektronerna i ett objekt motstår det andras. Elektroner har en negativ laddning, så två elektroner tenderar att stöta bort varandra när de är nära. När många atomer beter sig på det här sättet kollektivt blir resultatet normalkraften.

Denna kraft riktas alltid vinkelrätt mot ytan som orsakar den. När en bil står på plan mark är normalkraften vertikal och kommer exakt att eliminera gravitationskraften. Det är därför en bil på plan mark varken accelererar uppåt eller nedåt. Kraften på en bil som går nerför en backe bildar dock en rät vinkel med vägen – även om gravitationskraften fortfarande är riktad vertikalt. Eftersom dessa krafter inte längre kommer att eliminera exakt, kommer en bil att accelerera nedförsbacke även om ingen gas används.

En annan möjlig situation som involverar kraften är när två föremål kolliderar. När detta händer är det inte gravitationen, utan momentum som är ansvarig för normalkraften. Newtons första lag säger att föremål i rörelse kommer att förbli i rörelse om de inte påverkas av en yttre kraft. Så kolliderande föremål måste utöva krafter på varandra för att de ska kunna ändra hastigheter. Det är faktiskt precis vad de gör – krafterna de utövar på varandra är precis tillräckligt för att få dem att röra sig med sina sluthastigheter.

Inom klassisk mekanik är normalkraften viktig för att bestämma statisk och kinetisk friktion. Dessa hänvisar till friktionen mellan fasta föremål, till exempel en låda som glider över golvet. Denna typ av friktion är proportionell mot normala krafter. I vardagliga fall är vikten av ett föremål det som är ansvarig för dess normala kraft. Det är därför det är svårare att skjuta en tung låda än en lättare.