Was ist Normalkraft?
Die normale Kraft ist dafür verantwortlich, zwei Objekte räumlich getrennt zu halten. Ohne sie würden feste Objekte ohne Widerstand miteinander verschmelzen. Es wird im Wesentlichen durch die elektrischen Kräfte vieler Atome verursacht, die sich gegenseitig abstoßen. Objekte werden typischerweise entweder durch die Gravitationskraft oder durch Kollision in Kontakt gebracht. Die Normalkraft ist ein wichtiges Konzept in der klassischen Mechanik zur Berechnung der Reibung zwischen festen Objekten.
Es wird allgemein gesagt, dass es vier fundamentale Kräfte der Natur gibt: Gravitationskräfte, elektromagnetische Kräfte, schwache Kernkräfte und starke Kernkräfte. Die Normalkraft ist eigentlich eine Ansammlung von elektromagnetischen Kräften. Auf atomarer Ebene können zwei Objekte nicht zusammengeschlagen werden, da die Elektronen eines Objekts denen des anderen Objekts widerstehen. Elektronen sind negativ geladen, so dass sich zwei Elektronen gegenseitig abstoßen, wenn sie sich in der Nähe befinden. Wenn sich viele Atome gemeinsam so verhalten, ist das Ergebnis die Normalkraft.
Diese Kraft ist immer senkrecht zur Oberfläche gerichtet, die sie verursacht. Wenn sich ein Auto auf ebenem Boden befindet, ist die Normalkraft vertikal und hebt die Schwerkraft genau auf. Aus diesem Grund beschleunigt ein Auto auf ebenem Boden weder nach oben noch nach unten. Die Normalkraft auf ein bergab fahrendes Auto bildet jedoch einen rechten Winkel zur Straße - obwohl die Gravitationskraft immer noch vertikal gerichtet ist. Da sich diese Kräfte nicht mehr exakt aufheben, beschleunigt ein Auto bergab, auch wenn kein Gas verwendet wird.
Eine andere mögliche Situation, die die Kraft beinhaltet, ist, wenn zwei Objekte kollidieren. In diesem Fall ist nicht die Schwerkraft, sondern der Impuls für die Normalkraft verantwortlich. Newtons erstes Gesetz besagt, dass Objekte in Bewegung bleiben, wenn sie nicht von einer externen Kraft angegriffen werden. Kollidierende Objekte müssen also Kräfte aufeinander ausüben, damit sie ihre Geschwindigkeit ändern können. Genau das tun sie - die normalen Kräfte, die sie aufeinander ausüben, reichen gerade aus, um sie mit ihren Endgeschwindigkeiten in Bewegung zu setzen.
In der klassischen Mechanik ist die Normalkraft wichtig für die Bestimmung der Haft- und Gleitreibung. Diese beziehen sich auf die Reibung zwischen festen Objekten, wie z. B. einem Kasten, der über den Boden gleitet. Diese Art der Reibung ist proportional zu normalen Kräften - was bedeutet, dass eine Verdoppelung der Normalkraft die Reibungskraft verdoppelt. In alltäglichen Fällen ist das Gewicht eines Objekts für seine normale Kraft verantwortlich. Aus diesem Grund ist es schwieriger, eine schwere Kiste zu schieben als eine leichtere.