Forces, Newton's laws and moments · Fuerzas, leyes de Newton y momentos
| English | Español |
|---|---|
| force/fɔːs/ | fuerza |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | fricción |
| extension/ekˈstenʃn/ | extensión |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | límite de proporcionalidad |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | constante del resorte |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | fuerza resultante |
| drag/dræɡ/ | arrastrar |
| moment/ˈməʊmənt/ | momento |
| pivot/ˈpɪvət/ | pivote |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | equilibrio |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | centro de gravedad |
Pushes and pulls
- A force 力 is a push or a pull.
- A force can change an object's shape, its speed, or its direction.
- This lesson covers stretching, Newton's laws, friction 摩擦力, turning effects, and balance.
Empujes y tirones
- Una fuerza 力 es un empuje o un tirón.
- Una fuerza puede cambiar la forma, la velocidad o la dirección de un objeto.
- Esta lección cubre el estiramiento, las leyes de Newton, la fricción 摩擦力, los efectos de giro y el equilibrio.
Stretching: Hooke's law
- Hang a load on a spring and it stretches. The stretch is the extension 伸长量.
- On a load–extension graph the line is straight at first: extension is proportional to load.
- The point where it stops being straight is the limit of proportionality 比例极限.
- The spring constant 弹簧常数 is the force per unit extension:
- A large $k$ means a stiff spring.
Estiramiento: Ley de Hooke
- Si cuelgas una carga en un resorte, este se estira. La cantidad de estiramiento es la extensión 伸长量.
- En una gráfica de carga–extensión, la línea es recta al principio: la extensión es proporcional a la carga.
- El punto donde deja de ser recta es el límite de proporcionalidad 比例极限.
- La constante del resorte 弹簧常数 es la fuerza por unidad de extensión:
- Un valor alto de $k$ indica un resorte rígido.
Forces & Newton's laws · Fuerzas y leyes de Newton
F = ma (resultant) · F = ma (resultante)
The · El resultant force sets the acceleration; balanced forces ⇒ none. · La fuerza resultante determina la aceleración; fuerzas equilibradas ⇒ ninguna.
A force of $8.0\ \text{N}$ stretches a spring by $0.040\ \text{m}$ (within the limit of proportionality). What is the spring constant, in N/m? · Una fuerza de $8.0\ \text{N}$ estira un resorte en $0.040\ \text{m}$ (dentro del límite de proporcionalidad). ¿Cuál es la constante elástica, en N/m?
$k = \dfrac{F}{x} = \dfrac{8.0}{0.040} = 200\ \text{N/m}$.
Resultant force 合力 and Newton's laws
- Add forces along a line to get the resultant force (one way positive, the other negative).
- If the resultant force is zero: the object stays at rest, or keeps moving at constant velocity (Newton's first law).
- If the resultant force is not zero: the object accelerates in the direction of the force:
- Every force comes in a pair: if A pushes B, then B pushes back on A with an equal, opposite force (Newton's third law).
Fuerza resultante 合力 y leyes de Newton
- Suma las fuerzas a lo largo de una línea para obtener la fuerza resultante (una dirección positiva, la otra negativa).
- Si la fuerza resultante es cero: el objeto permanece en reposo o continúa moviéndose a velocidad constante (primera ley de Newton).
- Si la fuerza resultante no es cero: el objeto acelera en la dirección de la fuerza:
- Toda fuerza viene en pares: si A empuja a B, entonces B empuja de vuelta a A con una fuerza igual y opuesta (tercera ley de Newton).
The resultant force on a moving car is zero. What does the car do? · La fuerza resultante sobre un automóvil en movimiento es cero. ¿Qué hace el automóvil?
Newton's first law: with zero resultant force, an object keeps moving at constant velocity (or stays at rest). · Primera ley de Newton: con fuerza resultante nula, un objeto continúa moviéndose a velocidad constante (o permanece en reposo).
A resultant force of $6.0\ \text{N}$ acts on a $2.0\ \text{kg}$ trolley. What is its acceleration, in m/s²? · Una fuerza resultante de $6.0\ \text{N}$ actúa sobre un carrito de $2.0\ \text{kg}$. ¿Cuál es su aceleración, en m/s²?
$F = ma$, so $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$. · $F = ma$, por lo tanto $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$.
Friction
- Friction is the force between two surfaces that touch.
- It always acts against the motion, and it makes surfaces heat up.
- Drag 阻力 (friction in a liquid or gas, like air resistance) slows objects down in the same way.
The four forces on a box pushed along the ground
Fricción
- La fricción es la fuerza entre dos superficies que están en contacto.
- Siempre actúa en contra del movimiento y hace que las superficies se calienten.
- La resistencia 阻力 (fricción en un líquido o gas, como la resistencia del aire) frena a los objetos de la misma manera.
Las cuatro fuerzas sobre una caja empujada sobre el suelo
Moments 力矩 — the turning effect
- The moment of a force is its turning effect about a pivot 支点:
- The unit is the newton metre (N m).
- Principle of moments: when something is balanced, total clockwise moment = total anticlockwise moment.
- An object is in equilibrium 平衡 when there is no resultant force and no resultant moment.
Momentos 力矩 — efecto de giro
- El momento de una fuerza es su efecto de giro alrededor de un pivote 支点:
- La unidad es el newton metro (N m).
- Principio de momentos: cuando algo está equilibrado, el momento total horario = momento total antihorario.
- Un objeto está en equilibrio 平衡 cuando no hay fuerza resultante y tampoco hay momento resultante.
A spanner is pushed with $20\ \text{N}$ at a perpendicular distance of $0.50\ \text{m}$ from the bolt. What is the moment, in N m? · Se empuja una llave inglesa con $20\ \text{N}$ a una distancia perpendicular de $0.50\ \text{m}$ respecto al perno. ¿Cuál es el momento, en N m?
moment = force × perpendicular distance = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$. · momento = fuerza × distancia perpendicular = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$.
A see-saw balances. On the left, a $30\ \text{N}$ weight sits $0.20\ \text{m}$ from the pivot. On the right, a weight sits $0.60\ \text{m}$ from the pivot. What is the right-hand weight, in N? · Una balanza está en equilibrio. A la izquierda, un peso de $30\ \text{N}$ se encuentra a $0.20\ \text{m}$ del punto de apoyo. A la derecha, un peso se encuentra a $0.60\ \text{m}$ del punto de apoyo. ¿Cuál es el peso de la derecha, en N?
Balanced ⇒ clockwise = anticlockwise: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, so $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$. · Equilibrado ⇒ horario = antihorario: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, por lo tanto $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$.
Match each idea to what it says. · Asocia cada concepto con su definición.
Each item links the term to its correct meaning. · Cada elemento vincula el término con su significado correcto.
Centre of gravity 重心 and stability
- The centre of gravity is the single point where all the weight seems to act.
- An object is more stable when its centre of gravity is low and its base is wide.
- It tips over when the centre of gravity passes outside the base.
Centro de gravedad 重心 y estabilidad
- El centro de gravedad es el único punto donde parece actuar todo el peso.
- Un objeto es más estable cuando su centro de gravedad es bajo y su base es ancha.
- Se volca cuando el centro de gravedad pasa fuera de la base.
Which object is the most stable (hardest to tip over)? · ¿Qué objeto es el más estable (más difícil de volcar)?
A low centre of gravity and a wide base make an object stable. The tall, thin shapes tip over easily. · Un centro de gravedad bajo y una base amplia hacen que un objeto sea estable. Las formas altas y delgadas se vuelcan fácilmente.
You've got it
- spring constant $k = \dfrac{F}{x}$, straight up to the limit of proportionality
- resultant zero → constant velocity; resultant force $F = ma$
- moment = force × perpendicular distance; balanced ⇒ clockwise = anticlockwise moments
- stable = low centre of gravity + wide base
Ya lo dominas
- constante del resorte $k = \dfrac{F}{x}$, línea recta hasta el límite de proporcionalidad
- resultante cero → velocidad constante; fuerza resultante $F = ma$
- momento = fuerza × distancia perpendicular; equilibrado ⇒ momentos horarios = momentos antihorarios
- estable = centro de gravedad bajo + base ancha