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V 3. VETORES Uma grandeza vetorial é uma grandeza que possui módulo, direção e sentido e pode, portanto, ser representada por um vetor. O deslocamento e a velocidade são exemplos de grandezas vetoriais. No entanto, nem toda grandeza física necessita de uma orientação (direção e sentido) para ser bem definida. A temperatura, a massa e o tempo, por exemplo não apontam em nenhuma direção, esse tipo de grandeza chamamos de grandezas escalares. Vetores são segmetos de reta orientados que possuem módulo, direção e sentido. - Módulo do vetor: é dado pelo comprimento do segmento em uma dada escala adequada. - Direção do vetor: é dada pela reta suporte do segmento. Vetores possuem a mesma direção, se forem paralelos ou pertencerem a mesma linha. - Sentido do vetor: é dado pela seta colocada na extremidade do segmento Vetores possuem o mesmo sentido se tiverem a mesma direção e a mesma orientação. V origem extremidade Vetores iguais possuem o mesmo módulo, mesma direção e sentido. Vetores opostos possuem o mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário. Exemplo: Representação do vetor A 3.1. Soma geométrica de vetores Exemplo: Deslocamento de uma partícula. A partícula se desloca do ponto A para o ponto B e, em seguida, do ponto B para o ponto C. o Para adicionar uma vetor a a um Vetor b, primeiro desenhe a, com seu módulo representado por uma escala, e depois desenhe o vetor b Trajetória da partícula s = a + b A A B B C C D D S S com sua origem na extremidade do vetor a (conforme mostrado na figura acima). O vetor soma, ou vetor resultante, é o desenhado da origem de a à extremidade de b. o Para a adição de mais de dois vetores, o vetor resultante é aquele que completa o polígono (regra do polígono), ou seja, é o vetor desenhado da origem do primeiro à extremidade do último vetor. Exemplo: Adição de mais de dois vetores Lei comutativa - A ordem dos vetores somados é irrelevante Lei associativa – quando existem mais de dois vetores podemos agrupá-los em qualquer ordem para somá-los. Subtração de vetores O vetor –b é um vetor com o mesmo módulo e direção de b e o sentido oposto. Assim, somar –b é o mesmo que subtrair b. Esta propriedade é usada para definir a subtração entre dois vetores. a + b = b + a (a + b) + c = a+ (b + c) d = a – b = a + (-b) 3.2. Decomposição de vetores Um vetor V pode ser decomposto em dois vetores componentes: Vx (componente horizontal) e Vy (componente vertical). Os componentes de um vetor são obtidos por meio da projeção do vetor sobre os eixos do sistema de referência. 3.3. Vetores unitários O vetor unitário é um vetor que tem módulo igual a 1 e aponta em certa direção. Um vetor unitário não possui dimensão nem unidade, sua função é especificar uma orientação. Os vetores unitários que indicam os sentidos positivos dos eixos x, y e z são representados por î, Ĵ, k. ax = a cos θ ay = a sen θ a = ax î + ay Ĵ 3.4. Soma de vetores através de suas componentes 3.5. Multiplicação de vetores 3.5.1. Multiplicação de um vetor por um escalar Se um vetor a for multiplicado por uma quantidade escalar positiva N, o produto “Na” será um vetor que tem a mesma direção que a e módulo “Na”. Se o vetor a for multiplicado por uma quantidade escalar negativa –N, o produto Na terá sentido oposto à de a. Exemplo: multiplicação de uma escalar pelo vetor a R = A + B Rx = Ax + Bx Ry = Ay + By 3.5.2. Produto escalar O produto escalar dos vetores a e b é escrito como a.b e definido pela equação 3.5.3. Produto vetorial O produto vetorial de a e b é escrito como a x b, e resulta em um terceiro vetor, c, cujo módulo é: onde é o menor dos dois ângulos entre a e b. a . b = ab cos a x b = ab sen
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