Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Aula 8 – Análise Vetorial CURSO DE FÍSICA AULA 8 – ANÁLISE VETORIAL PROF. FABRÍCIO SCHEFFER - FÁBRIS Aula 8 – Análise Vetorial Aula 8 – Análise Vetorial 8.1 Grandeza Escalar e Vetorial Grandeza: é tudo que pode ser medido. Grandeza Escalar: é aquela que fica perfeitamente definida quando conhecemos o seu valor numérico e a sua unidade de medida. Massa, tempo, comprimento e energia são exemplos de grandezas escalares. Ex: Um corpo de massa 2 kg. Valor numérico: 2 Unidade de medida: kg Grandeza Vetorial: é aquela que fica perfeitamente definida, quando conhecemos além do valor numérico e da unidade de medida a direção e o sentido. Velocidade, aceleração e força são exemplos de grandezas vetoriais. Módulo (ou valor numérico): representa o valor numérico ou a intensidade da grandeza. Direção: Podemos dizer que a direção é uma propriedade comum a retas paralelas (vertical, horizontal, oblíqua...). Sentido: O sentido é considerado a orientação sobre uma direção (para esquerda, para leste, para cima, para o sul...) Assim, na direção horizontal o sentido pode ser para a direita ou para a esquerda, e na direção vertical o sentido pode ser para cima ou para baixo. Ex: Um carro se move em uma estrada retilínea e plana com velocidade igual a 80 km/h . Módulo (valor numérico): 80 Unidade de medida: kg Direção: horizontal (com relação ao chão) Sentido: vai depende do referencial adotado (o que será estudado no próximo módulo) 8.2 Adição de Escalares A soma de grandezas escalares é a soma algébrica das grandezas físicas. Ex: 1 hora + 3 horas = 4 horas 8.3 Adição de Vetores Existem mais de uma maneira de se somar dois ou mais vetores. 1° Método do Paralelogramo: Quando o ângulo formado ente os vetores é diferente de 90°, de 0° e de 180° (oblíquo): Exemplo: Determine o módulo da soma de dois vetores, um de módulo 4 m e outro de módulo 3 m e que formam um ângulo de 30º entre eles. Resolvendo: √ √ √ √ m 2° Método do Polígono: Método para somar geometricamente dois ou mais vetores bidimensionais. (1) Desenhe o vetor ⃗ em uma escala conveniente e no ângulo apropriado. (2) Desenhe o vetor ⃗⃗ na mesma escala, com a origem na extremidade do vetor ⃗, também no ângulo apropriado. (3) Desenhe o vetor ⃗ na mesma escala, com a origem na extremidade do vetor ⃗⃗, também no ângulo apropriado. (4) O vetor soma ⃗ é o vetor que vai da origem de ⃗ à extremidade de ⃗. a b a b Aula 8 – Análise Vetorial 3° Com mesma direção e mesmo sentido: Quando o ângulo formado entre os vetores é igual a 0° (paralelos). Exemplo: Determine a soma de dois vetores de mesma direção e mesmos sentido, com módulos iguais a 6 cm e 3 cm. Resolvendo: 6 cm 3 cm 4° Com mesma direção e sentidos postos: Quando o ângulo formado entre os vetores é igual a 180° (antiparalelos). Exemplo: Determine a soma de dois vetores de mesma direção mas com sentidos opostos, com módulos iguais a 6 cm e 3 cm. Resolvendo: 6 cm 3 cm 5° Ortogonais: Quando o ângulo formado ente os vetores é igual a 90° (perpendiculares). Exemplo: Determine a soma de dois vetores perpendiculares entre si, com módulos iguais a 6 cm e 3 cm. Resolvendo: 3 cm 6 cm √ √ √ 8.4 Diferença de Dois Vetores ⃗⃗⃗ ⃗ ⃗⃗ ⃗ ⃗⃗ √ Exemplo: Determine a diferença entre dois vetores, um de módulo 4 m e outro de módulo 3 m e que formam um ângulo de 30º entre eles. Resolvendo: √ √ √ √ m 8.5 Componentes ortogonais de um vetor O processo de obter as componentes de um vetor é chamado de decomposição do vetor. Uma componente de um vetor é a projeção do vetor em um eixo (componente horizontal - - e componente vertical - ). Exemplo: Quais são as componentes horizontal e vertical de um vetor cujo o módulo é 21 km e que faz um ângulo de 22° com o eixo x. Resolvendo: Exercícios 1. (FURG) Quais das grandezas físicas, abaixo, são vetoriais? a) velocidade, deslocamento, massa, força, trabalho. b) pressão, velocidade, força, aceleração, deslocamento. c) energia, força, aceleração, quantidade de movimento. d) força, quantidade de movimento, aceleração, pressão e deslocamento. e) quantidade de movimento, força, aceleração, deslocamento e velocidade. 2. (FURG) Observando as grandezas vetoriais representadas abaixo, através de vetores, podemos afirmar que ⃗ ⃗⃗ ⃗ a) elas possuem direções diferentes b) elas possuem direções e sentidos diferentes c) ⃗ e ⃗⃗ possuem direções opostas a de ⃗. d) ⃗ e ⃗⃗ possuem sentidos opostos ao de ⃗. e) elas possuem o mesmo sentido. 𝒂𝒙 𝒂𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒂𝒚 𝒂 𝒔𝒆𝒏 𝜽 Aula 8 – Análise Vetorial 3. (PUC/CAMPINAS-SP) A soma de dois vetores ortogonais, isto é, perpendiculares entre si, um de módulo 12 e outro de módulo 16, terá módulo igual a: a) 4 b) um valor compreendido entre 12 e 16 c) 20 d) 28 e) um valor maior que 28 4. (UNIFOR) A soma de dois vetores de módulos 12 N e 18 N tem certamente módulo compreendido entre: a) 6 N e 18 N b) 6 N e 30 N c) 12 N e 18 N d) 12 N e 30 N e) 29 N e 31 N 5. (PUC-PR) Em uma partícula atuam duas forças de 50 N e 120 N, perpendiculares entre si. O valor da força resultante é: a) 130 N b) 170 N c) 70 d) 6.000 N e) 140N 6. (FURG) Um avião movimenta-se para leste com velocidade constante de 600 km/h em relação à terra, enquanto um outro movimenta-se para norte, também com velocidade constante, em relação à terra, mas de módulo igual a 800 km/h. Qual o módulo da velocidade relativa entre os aviões? a) 1400 km/h b) 20 km/h c) 10000 km/h d) 1000 km/h e) km/h 7. (FURG) Um helicóptero, partindo do chão, sobe 1500 m na vertical e, num vôo horizontal, percorre 3 km em trajetória retilínea. Em seguida, mantendo o vôo horizontal, percorre 4 km numa nova trajetória retilínea que faz um ângulo de 90 graus com a anterior. Finalmente, desce verticalmente os 1500 m, pousando no chão. O deslocamento total do helicóptero, em módulo, vale: a) 3354 m b) 5431 m c) 5000 m d) 10000 m e) 10500 m 8. Dois vetores ⃗ e ⃗⃗ de módulos 2 cm e 3 cm devem ser associados de modo a produzir uma resultante √ cm. Determine o ângulo que devem fornecer entre si. 9. Dados os vetores ⃗ e ⃗⃗, de módulo 10 cm e 8 cm, respectivamente, e que formam entre si um ângulo de 60º determine o módulo dos vetores: a) ⃗ = ⃗ + ⃗⃗ b) ⃗⃗⃗ = ⃗ - ⃗⃗ 10. O valor máximo do módulo da soma de dois vetores é 20 cm e o valor mínimo é 4 cm. Calcular o módulo de cada vetor. 11.Três vetores de módulos iguais podem ser arranjados de forma a terem resultante nulo? Justifique. 12. (UFMG) Dado o diagrama abaixo, pergunta-se qual a expressão correta: a) b) c) d) e) 13. Duas forças de módulo F e uma de módulo F/2 atuam sobre uma partícula de massa m, sendo as suas direções e sentidos mostrados na figura. A direção e o sentido da força resultante é mais bem representado pela figura da alternativa a) b) c) d) e) 14. (PUC-CAMPINAS) Submetida à ação de três forças constantes, uma partícula se move em linha reta com movimento uniforme. A figura a seguir representa duas dessas forças. A terceira força tem módulo: a) 5 N b) 7 N c) 12 N d) 13 N e) 17 N 15. (UEPG-PR) Quando dizemos que a velocidade de uma bola é de 20 m/s, horizontal e para a direita, estamos definindo a velocidade como uma grandeza: a) escalar. b) algébrica. c) linear. d) vetorial. e) Nenhuma das anteriores. 16. (UFPI) A resultante dos vetores ⃗⃗ ⃗⃗ e ⃗⃗⃗⃗⃗ é melhor representada por: a) b) c) d) e) 17. (VUNESP-SP) Duas forças, cujos módulos (intensidades) são diferentes de zero, atuam juntas sobre um ponto material. O módulo da resultante dessas forças será máximo quando o ângulo entre elas for: a) 0o b) 45o c) 60o d) 90o e) 180o 18. Ache o módulo das componentes retangulares dos vetores indicados nas figuras. Gabarito 1) e 2) d 3) c 4) b 5) a 6) d 7) c 8) 60° 9) a) √ cm b) √ cm ; 10) 12 e 8 11) SIM 12) d 13) Ee 14) d 15) d 16) a 17) a 18) a) ax= 20cm ay= 20 cm b) bx=10 m by= 10 m 2800 3 3
Compartilhar