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137TÓPICO 4 | VETORES E CINEMÁTICA VETORIAL III. a & e b & são perpendiculares entre si. Neste caso, u 5 90°; então, cos u 5 0. s 5 a 2 b II. a & e b & têm a mesma direção e sentidos opostos. Neste caso, u 5 180°; então, cos u 5 21. 180° (a . b) b a s s2 5 a2 1 b2 2 2 a b ⇒ s2 5 (a 2 b)2 a sb (Teorema de Pitágoras) s2 5 a 2 1 b2 Nível 1Exercícios 1. A respeito das grandezas físicas escalares e ve- toriais, analise as proposições a seguir: (01) As escalares ficam perfeitamente definidas, mediante um valor numérico acompanhado da respectiva unidade de medida. (02) As vetoriais, além de exigirem na sua defini- ção um valor numérico, denominado módulo ou intensidade, acompanhado da respectiva unidade de medida, requerem, ainda, uma direção e um sentido. (04) Comprimento, área, volume, tempo e massa são grandezas escalares. (08) Deslocamento, velocidade, aceleração e força são grandezas vetoriais. Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas. 2. Na figura, temos três vetores coplanares formando uma linha poligonal fechada. A respeito, vale a relação: a) a& 1 b& 5 c&. b) a& 5 b& 1 c&. c) a& 1 b& 1 c& 5 0&. d) a& 1 b& 2 c& 5 0&. e) a& 5 b& 2 c&. 3. Dados os vetores A & e B &, a melhor representação para o vetor A& 1 B& é: a) b) c) d) e) A B 4. Numa competição de arco e flecha, o que faz a flecha atingir altas velocidades é a ação da for- ça resultante R &, obtida por meio da soma veto- rial entre as forças F &1 e F &2 exercidas pelo fio impulsor. A figura que melhor representa a resultante R & é: a) R d) R e) R b) R c) R F 1 F 2 a c b B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra 1CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top4_p130a176.indd 137 8/9/18 8:48 AM 138 UNIDADE 1 | CINEMÁTICA 5. Num plano a, temos dois vetores a& e b& de mes- ma origem formando um ângulo u. Se os mó- dulos de a& de b& são, respectivamente, iguais a 3 u e 4 u, em que u é uma unidade arbitrária, determine o módulo do vetor soma em cada um dos casos seguintes: a) u 5 0°; b) u 5 90°; c) u 5 180°; d) u 5 60°. Resolução: a) Se o ângulo formado pelos vetores é 0°, eles possuem a mesma direção e o mesmo sentido: 0 a b Sendo s o módulo do vetor soma, temos: s 5 a 1 b ⇒ s 5 3 1 4 s 5 7 u b) Se u 5 90°, podemos calcular o módulo s do vetor soma apli- cando o Teorema de Pitágoras: s2 5 a2 1 b2 ⇒ s2 5 32 1 42 s 5 5 u c) Se o ângulo formado pelos vetores é 180°, eles possuem a mesma direção e sentidos opostos: b 0 a u O módulo s do vetor soma fica determinado por: s 5 b 2 a ⇒ s 5 4 2 3 s 5 1 u d) Para u 5 60°, aplicando a Lei dos Cossenos, obtemos: 0 u 5 60º b s a s2 5 a2 1 b21 2ab cos u s2 5 32 1 42 1 2(3)(4) cos 60° s 9 16 24 1 2 s 372 2s 92 2s 9 162 2242 2 12 2s 32 2s 3⇒2 2⇒2 25 1s 95 1s 92 25 12 2s 92 25 15 12 21 ?241 ?2 21 ?2 2242 21 ?1 ?2 2s 35s 3 s > 6 u E.R. 6. Determine o módulo do vetor soma de a& (a 5 60 u) com b& (b 5 80 u) em cada caso: a) 0 b a b) 0a b c) 0 a b 7. Considere dois vetores, u& e v &, de módulos respec- tivamente iguais a 10 unidades e 15 unidades. Qual o intervalo de valores admissíveis para o módulo do vetor s &, soma de u & com v &? 8. Dois vetores a& e b&, de mesma origem, formam entre si um ângulo u 5 60°. Se os módulos desses vetores são a 5 7 u e b 5 8 u, qual o módulo do vetor soma? 9. (UFRN) Qual é o módulo da resultante das forças coplanares M&, N &, P &, e Q & aplicadas ao ponto 0, como se mostra na figura abaixo? 1 N 1 N OQ N M P 10. A figura mostra um sistema de seis forças apli- cadas em uma partícula. O lado de cada quadra- do na figura representa uma força de intensidade 1,0 N. F 5 F 3 F 6 F 4 F 1 F 2 1 N 1 N A força resultante do sistema tem módulo igual a: a) zero b) 3,0 N c) 4,0 N d) 5,0 N e) 6,0 N b a s = a + b u 0 R e p ro d u ç ã o /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra Il u s tr a ç õ e s : B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra 1CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top4_p130a176.indd 138 8/9/18 8:48 AM 139TÓPICO 4 | VETORES E CINEMÁTICA VETORIAL Exercícios Nível 2 11. Considere as grandezas físicas relacionadas a seguir, acompanhadas de um código numérico: Energia (1) Aceleração (5) Massa (2) Deslocamento (6) Força (3) Tempo (7) Densidade (4) Velocidade (8) Escrevendo em ordem crescente os códigos as- sociados às grandezas escalares e os códigos associados às grandezas vetoriais, obtemos dois números com quatro algarismos cada um. Determine: a) o número correspondente às grandezas esca- lares; b) o número correspondente às grandezas veto- riais. 12. (UPM-SP) Com seis vetores de módulos iguais a 8 u, cons- truiu-se o hexágono regular ao lado. O módulo do vetor resul- tante desses seis vetores é: a) zero. b) 16 u. c) 24 u. d) 32 u. e) 40 u. 13. (UPM-SP) A figura mostra 5 forças representadas por vetores de origem comum, dirigindo-se aos vértices de um hexágono regular. Sendo 10 N o módulo da for- ça F &C, a intensidade da re- sultante dessas 5 forças é: a) 50 N. d) 35 N. b) 45 N. e) 30 N. c) 40 N. 14. No plano quadriculado a seguir, temos três vetores, a &, b& e c &: 1u 1u a b c Qual é o módulo do vetor resultante da soma desses vetores? E.R. Resolução: Inicialmente, devemos trasladar os vetores, de modo que a origem de um coincida com a extremidade do outro, tomando cuidado para manter as características (direção, sentido e módulo) de cada vetor sem alteração. O vetor resultante é aquele que fecha a linha poligonal. 1u 1u a b c s Observe que o vetor resultante é a hipotenu- sa de um triângulo retângulo de catetos 3 u e 4 u. Aplicando o Teorema de Pitágoras, te- mos: s2 5 32 1 42 ⇒ s2 5 9 1 16 ⇒ s2 5 25 s 5 5 u 15. No plano quadriculado abaixo, estão representa- dos três vetores: x &, y & e z &. 1u 1u x z y Determine o módulo do vetor soma s& 5 x & 1 y & 1 z &. 16. (UPM-SP) O vetor resultante da soma de tAB-, tBE- e tCA- é: a) tAE-. d) tCE-. b) tAD-. e) tBC-. c) tCD-. 17. Na figura estão representadas 14 forças. O lado de cada quadrícula da figura representa uma força de intensidade 1,0 N. A força resultante do sis- tema das 14 forças tem intensidade igual a: a) 10,0 N. d) 29,0 N. b) 16,0 N. e) 42,0 N. c) 26,0 N. F E FD F C F B F A A E B D C R e p ro d u ç ã o /A rq u iv o d a e d it o ra R e p ro d u ç ã o /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra R e p ro d u ç ã o /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra 1CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top4_p130a176.indd 139 8/9/18 8:48 AM