Forces, Newton's laws and moments · Forças, leis de Newton e momentos
| English | Português |
|---|---|
| force/fɔːs/ | trabalho |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | atrito |
| extension/ekˈstenʃn/ | extensão |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | limite de proporcionalidade |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | constante da mola |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | força resultante |
| drag/dræɡ/ | arrastar |
| moment/ˈməʊmənt/ | momento |
| pivot/ˈpɪvət/ | pivô |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | equilíbrio |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | centro de gravidade |
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.
Empurrões e puxões
- Uma força 力 é um empurrão ou um puxão.
- Uma força pode alterar a forma, a velocidade ou a direção de um objeto.
- Esta lição cobre alongamento, leis de Newton, atrito 摩擦力, efeitos de rotação e equilíbrio.
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.
Alongamento: Lei de Hooke
- Pendure uma carga em uma mola e ela se estica. A extensão é a elongação 伸长量.
- Em um gráfico de carga–elongação, a linha é reta inicialmente: a elongação é proporcional à carga.
- O ponto onde deixa de ser reto é o limite de proporcionalidade 比例极限.
- A constante elástica 弹簧常数 é a força por unidade de elongação:
- Um grande $k$ significa uma mola rígida.
Forces & Newton's laws · Forças & leis de Newton
F = ma (resultant) · F = ma (resultante)
The · A resultant force sets the acceleration; balanced forces ⇒ none. · A força resultante determina a aceleração; forças equilibradas ⇒ nenhuma aceleração.
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? · Uma força de $8.0\ \text{N}$ estica uma mola em $0.040\ \text{m}$ (dentro do limite de proporcionalidade). Qual é a constante da mola, em 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).
Força resultante 合力 e leis de Newton
- Some as forças ao longo de uma linha para obter a força resultante (um sentido positivo, o outro negativo).
- Se a força resultante for zero: o objeto permanece em repouso ou continua movendo-se com velocidade constante (primeira lei de Newton).
- Se a força resultante não for zero: o objeto acelera na direção da força:
- Toda força vem em par: se A empurra B, então B empurra de volta contra A com uma força igual e oposta (terceira lei de Newton).
The resultant force on a moving car is zero. What does the car do? · A força resultante sobre um carro em movimento é zero. O que o carro faz?
Newton's first law: with zero resultant force, an object keeps moving at constant velocity (or stays at rest). · Primeira lei de Newton: com força resultante zero, um objeto continua movendo-se a velocidade constante (ou permanece em repouso).
A resultant force of $6.0\ \text{N}$ acts on a $2.0\ \text{kg}$ trolley. What is its acceleration, in m/s²? · Uma força resultante de $6.0\ \text{N}$ age em um carrinho de $2.0\ \text{kg}$. Qual é sua aceleração, em m/s²?
$F = ma$, so $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$. · $F = ma$, logo $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$.
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
Atrito
- Atrito é a força entre duas superfícies que se tocam.
- Atua sempre contra o movimento e aquece as superfícies.
- Arrasto 阻力 (atrito em líquidos ou gases, como resistência do ar) desacelera objetos da mesma forma.
As quatro forças atuando em uma caixa empurrada pelo chão
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 — efeito de rotação
- O momento de uma força é seu efeito de rotação em torno de um ponto de apoio 支点:
- A unidade é o newton metro (N m).
- Princípio dos momentos: quando algo está equilibrado, o momento total horário = momento total anti-horário.
- Um objeto está em equilíbrio 平衡 quando não há força resultante nem 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? · Uma chave de fenda é empurrada com $20\ \text{N}$ a uma distância perpendicular de $0.50\ \text{m}$ do parafuso. Qual é o momento, em N m?
moment = force × perpendicular distance = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$. · momento = força × distância 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? · Uma gangorra está equilibrada. À esquerda, um peso de $30\ \text{N}$ está posicionado $0.20\ \text{m}$ da articulação. À direita, um peso está posicionado $0.60\ \text{m}$ da articulação. Qual é o peso à direita, em N?
Balanced ⇒ clockwise = anticlockwise: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, so $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$. · Equilibrado ⇒ horário = antihorário: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, logo $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$.
Match each idea to what it says. · Combine cada ideia com o que ela diz.
Each item links the term to its correct meaning. · Cada item associa o termo ao seu significado correto.
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 gravidade 重心 e estabilidade
- O centro de gravidade é o único ponto onde todo o peso parece atuar.
- Um objeto é mais estável quando seu centro de gravidade é baixo e sua base é larga.
- Ele tomba quando o centro de gravidade passa para fora da base.
Which object is the most stable (hardest to tip over)? · Qual objeto é o mais estável (mais difícil de tombar)?
A low centre of gravity and a wide base make an object stable. The tall, thin shapes tip over easily. · Um centro de gravidade baixo e uma base ampla tornam um objeto estável. As formas altas e finas tombam facilmente.
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
Entendeu?
- constante elástica $k = \dfrac{F}{x}$, reta até o limite de proporcionalidade
- resultante zero → velocidade constante; força resultante $F = ma$
- momento = força × distância perpendicular; equilibrado ⇒ momentos horários = momentos anti-horários
- estável = baixo centro de gravidade + larga base