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CURSO: LIC. EM FÍSICA INTRODUÇÃO A FÍSICA UNIDADE 2 TÓPICO 1 VETORES Profº Me Emanuel Cunha emanuel.cunha@uncisal.edu.br As medidas físicas podem ser de dois tipos: escalares e vetoriais. As grandezas escalares são aquelas que basta um número e uma unidade para completar a medida. Exemplos: massa é medida em kg; basta dizer “quero 300g de Presunto” e pronto, não precisa outra informação física sobre a massa. Volume é medido em litros ou m³, e também é escalar. As grandezas vetoriais são aquelas que são especificadas por um número, uma unidade e também uma direção e um sentido. Exemplos: GRANDEZAS FÍSICAS Aceleração do carro= 5m/s². Direção: horizontal. Sentido: esquerda. Distância percorrida pelo esquiador=60m. Direção: vertical. Sentido: para baixo. Velocidade do Foguete=300km/h. Direção: 30o com a vertical. Sentido: para cima/direita. 30o VETORES DEFINIÇÃO Vetor é uma representação gráfica de uma grandeza vetorial. V SOMA DE VETORES a) Vetores de mesma direção e sentido. Dados: │V1│ = 10 │V2│ = 8 Temos dois métodos para efetuar a soma: Método algébrico e Método gráfico MÉTODO ALGÉBRICO S = 10 + 8 │ S │ = 18 S = V1 + V2 MÉTODO GRÁFICO S V1 V2 │V1│ = 10 │V2│ = 8 │S │ = 18 SOMA DE VETORES b) Vetores de mesma direção e sentidos opostos. Dados: │V1│ = 10 │V2│ = 6 MÉTODO ALGÉBRICO S = 10 + (- 6 ) │ S │ = 4 S = V1 + V2 MÉTODO GRÁFICO S V1 V2 │V1│ = 10 │V2│ = 6 │S │ = 4 ATENÇÃO: O vetor soma S ( ou vetor Resultante R ) apresenta o mesmo sentido do vetor de maior módulo. c) Vetores que formam um ângulo qualquer. SOMA DE VETORES V1 V2 a Método algébrico S = V1 + V2 S = ( V1 ) 2 + ( V2 ) 2 + 2 V1 . V2 . cos a Se a = 90o , então: S = ( V1 ) 2 + ( V2 ) 2 Pois cos 90o = 0 Método gráfico do polígono fechado V1 V2 S Método gráfico do paralelogramo V1 V2 S V1 V2 VETOR OPOSTO Dado o vetor V , chamaremos de vetor oposto de V, o vetor -V que tem a sua representação indicando a mesma direção, mas com o sentido oposto. Veja a representação de - V. - V SUBTRAÇÃO DE VETORES Considere os vetores A e B e a operação de subtração D = A - B . O vetor D (vetor diferença) é a diferença entre os vetores A e B, nesta ordem. Portanto, para subtrair A de B, deve- se adicionar A ao oposto de B. Vejamos: D = A - B = A + ( -B ) EXEMPLO: Dados │ A │= 8 e │ B │ = 3, o vetor D = A - B será: D = A + ( - B ) D = 8 - 3 D = 5 A B D SOMA DE VÁRIOS VETORES A soma de n vetores poderá ser feita através do método do polígono fechado. Veja o exemplo abaixo: CA B D A SOMA DESSES VETORES SERÁ: C A B D S PRODUTO DE UM NÚMERO REAL POR UM VETOR Chama-se produto de um número real n pelo vetor V ao vetor: p = n . V de tal maneira que: 1o ) módulo: │ p │ = │n│ . │ V │ 2o ) direção: a mesma de V 3o ) sentido: de V se n é positivo contrário a V se n é negativo. Se n = 0 o produto p é igual a zero, ou seja, o vetor p é um vetor nulo. EXEMPLO 1 n = 2 e p = 2 V V p EXEMPLO 2 n = - 2 e p = - 2 V V p DECOMPOSIÇÃO DE VETORES Um vetor V pode ser decomposto em dois vetores componentes: Vx (componente horizontal) e Vy (componente vertical), de modo que: V VY VX a x y VX = cos a . V Vy = sen a . V hipotenusa Cateto A Cateto B Ângulo α Cateto A é o Cateto Oposto ao ângulo α. Cateto B é o Cateto Adjacente ao ângulo α. 1. Cateto Oposto = Hipotenusa x Seno do ângulo α. 2. Cateto Adjacente = Hipotenusa x Cosseno do ângulo α. 3. Teorema de Pitágoras: Hipotenusa² = Cateto A² + Cateto B². Tabela dos ângulos notáveis: Exemplo: Um avião está decolando com um ângulo de 30o com a horizontal, na velocidade de 200km/h. a) Faça um desenho esquemático do vetor-velocidade do avião e das suas componentes vertical (vy) e horizontal (vx). 30o vx vy 200 km/h b) Calcule a velocidade horizontal (vx) e a velocidade vertical (vy) deste avião. Pela figura vemos que vx é o cateto adjacente ao ângulo de 30 o. Então, pela fórmula 2 do lembrete acima: vx=200·cos(30 o) = 200· 3 /2 = 200·0,71 = 142km/h ≈ Semelhantemente, vy é o cateto oposto ao ângulo, então usamos a fórmula 1 do lembrete: vy=200·sen(30 o) = 200· ½ = 100 km/h c) O que significam essas duas componentes? Significam que esse avião vai para a direita a 142km/h, e sobe ao mesmo tempo a 100km/h. No total, decola a 200km/h. FIM
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