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SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 1 1.1.1 Ângulo entre dois vetores O ângulo entre dois vetores é obtido por meio dos seguintes passos: 1. desenhe os dois vetores a partir de um mesmo ponto; 2. destaque o menor ângulo entre eles. Veja o exemplo a seguir, entre os vetores a e b : No próximo exemplo, o menor ângulo é 0º (vetores com mesma direção e mesmo sentido: paralelos): No nosso último exemplo, os dois ângulos possíveis de serem escolhidos têm o mesmo valor: 180º. Isso ocorre quando os vetores têm a mesma direção, mas possuem sentidos contrários: são antiparalelos): 1.1.2 Operações matemáticas vetoriais Da mesma forma que existem operações matemáticas para os números, há operações matemáticas para os vetores. Tais operações obedecem a regras diferentes, que serão estudadas a partir daqui. 1.1.2.1 Soma de vetores Lembre-se da nossa ideia inicial a respeito de vetores: eles nos levam de um ponto A a um ponto B. Assim, proporcionam uma “condução” de um ponto a outro do espaço. A partir disso, serão abordadas a soma por meio do método do polígono, a diferença entre soma de vetores e soma de módulos de vetores, SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 2 a comutatividade da soma e a soma por meio do método do paralelogramo. 1.1.2.1.1 Soma de vetores por meio do método do polígono Observe os vetores da figura a seguir. Note que eles estão todos “desconectados” uns dos outros. Quando se faz a soma de vetores, busca-se o resultado das diversas “conduções” que esses vetores podem proporcionar em sequência! Como assim? Veja a seguir: A fim de efetuar a soma, vamos escolher um ponto inicial do espaço (ponto P, por exemplo) a partir do qual vamos desenhar o primeiro vetor: Observe que o vetor a conduziu do ponto P até um outro ponto, o ponto Q. Vamos acrescentar (somar!) o vetor b , a partir desse ponto Q: Chega-se assim ao ponto S da figura. No nosso contexto, falta apenas o vetor c , que nos conduzirá ao ponto final W: SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 3 O vetor soma (que, agora vamos chamar R , sabendo que também é comum ser usada a letra S ) também é conhecido como vetor resultante. Isso ocorre porque ele representa a “condução” resultante do ponto inicial P ao ponto final W (ou você poderia pensar como um “atalho”): A notação utilizada para representar o vetor R em relação aos demais é: R a b c 1.1.2.1.2 Diferença entre soma de vetores e soma de módulos de vetores Cuidado: Somar vetores é muito diferente de somar módulos de vetores! Observe o valor dos módulos de cada vetor envolvido no exemplo anterior (vamos utilizar o teorema de Pitágoras): SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 4 Em seguida, compare o valor total desses módulos (13,68) com o valor do módulo do vetor soma R : Dessa forma, ao definirmos que R a b c , não podemos garantir que a soma dos módulos dos vetores a, b e c será igual ao módulo do vetor R . SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 5 1.1.2.1.3 A soma de vetores é uma operação comutativa O vetor soma, R , será o mesmo, independentemente da ordem adotada: R a b c a c b b c a c b a Como se pode observar na figura, a alteração na ordem dos vetores envolvidos na soma não altera o resultado da soma. 1.1.2.1.4 Soma por meio do método do paralelogramo Esse método só funciona com DOIS vetores. Caso haja mais vetores envolvidos, recomenta-se fazer várias somas aos pares. Esse método está relacionado à comutatividade da soma. Observe os vetores a e b a seguir: Agora observe que a ordem dos vetores não altera a soma S : SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 6 Há na figura anterior o caminho azul (a e b) e também o caminho roxo (b e a): ambos conduzem do ponto P ao ponto Q. Apaguemos então os vetores que estão em tonalidade mais clara: Consegue enxergar um paralelogramo? Agora vou listar os procedimentos desse método! 1. Desenhe os vetores a e b a partir de um mesmo ponto (agora já não é mais um continuando o outro): 2. Desenhe uma reta paralela ao vetor a a partir da extremidade do vetor b : 3. Desenhe uma reta paralela ao vetor b a partir da extremidade do vetor a : SOMA DE VETORES: POLÍGONO E PARALELOGRAMO 7 4. O vetor soma (ou vetor resultante) será aquele que parte do ponto que une os dois vetores até o ponto que une as retas, ou seja, corresponderá a uma diagonal do paralelogramo: É possível obter o módulo desse vetor soma S utilizando-se a lei dos cossenos com o sinal “trocado”: Se S a b , então 2 22 2 cosS a b a b , ou simplesmente 2 2 2 2 cosS a b ab .
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