1.2 OPERACIONES CON VECTORES GRÁFICAMENTE

a)Multiplicación de un escalar por un vector gráficamente
Si se multiplica un escalar e por un vector A resulta el vector e A cuya magnitud ha sido multiplicada por e y el sentido depende del signo del escalar.

Ejemplo:
A : 2 m 30°
e = 2
e A = 2(2 m) = 4 m 30°


Practica 1.1
Dado el vector a : 50 m 300° . Hallar:
a) La representación del vector
b) El vector opuesto de a
c) El vector unitario de a
d) Un vector concurrente a a
e) Un vector consecutivo a a
f) Un vector perpendicular a a
g) Un vector cuya magnitud sea ½ a

b) Suma gráfica de vectores

Para sumar vectores gráficamente existen diferentes métodos:

Método del triangulo
Es el método para sumar dos vectores consecutivos formando un triangulo con la resultante.
Se deben seguir los siguientes pasos:
1. En un diagrama dibujado a escala trazar el vector a con su dirección propia en el sistema de coordenadas.
2. Dibujar el vector b a la misma escala con la cola en la punta de a , asegurándose de que b tenga su misma dirección propia.
3. Se traza un vector desde la cola de a hasta la punta del vector b. Se mide la longitud del vector resultante y se realiza conversión con la escala, esto nos da la magnitud del vector suma. Luego se mide el ángulo que forma el vector suma con la rama positiva del eje X.

Ejercicio 1.1
Dados los siguientes vectores: A: 30 m , 35°, B: 20 m , -45°.Obtener el vector suma S = A + B, mediante el método del triangulo.
Solución:

Método del paralelogramo
Es el método para sumar vectores concurrentes. Se dibujan los vectores f y g con origen común, luego en la figura se traza una paralela a f y por el término de f se traza una paralela a g ; ambas paralelas y los dos vectores forman un paralelogramo. El vector resultante r de sumar f y g se traza desde el origen de ambos vectores hasta la intersección de las paralelas. Se mide la longitud del vector resultante y se realiza conversión con la escala, esto nos da la magnitud del vector suma. Luego se mide el ángulo que forma el vector suma con la rama positiva del eje X.

Ejercicio 1.2
Dados los siguientes vectores: f : 25 m 60°, g : 35 m 0°.Obtener el vector suma r = f + g, mediante el método del paralelogramo.
Solución:

Método del polígono
Para sumar vectores por el método del polígono se colocan los vectores consecutivos y el vector suma es la resultante que va desde el origen del primer vector al término del último vector.

Ejercicio 1.3
Un auto se desplaza 300 m del Norte 30° al Este, luego 500 m del Sur 60° al Este y finalmente 300 m al Sur. Hallar la distancia y dirección a la que quedo del punto de inicio.
Solución:

Propiedades de la suma de vectores

1. Ley conmutativa para la suma.


2. Ley asociativa para la suma.

Leyes del álgebra vectorial

Si A, B y C son vectores, m y n son escalares, entonces
1. A + B = B + A Ley conmutativa para la suma
2. A + (B + C) = (A + B) + C Ley asociativa para la suma
3. m(n A)= (mn) A = n(m A) Ley asociativa para la multiplicación
4. (m + n) A = m A + n A Ley distributiva
5. m(A + B) = m A + m B Ley distributiva
Observe que en estas leyes sólo la multiplicación de un vector por uno o más escalares está definida. Mas adelante se definen los productos entre vectores.

c) Resta gráfica de vectores
La resta de vectores es una suma indicada utilizando el concepto de vector opuesto.


Tiene la propiedad de no ser conmutativa.



Ejemplo 1.4

Sean A: 20 m 60° B: 50 m 0°.
Hallar:

Solución:

Practica 1.2
Sean A: 30 m 110°
         B: 50 m 60°
Hallar:

1.3 OPERACIONES CON VECTORES ANALÍTICAMENTE

1) SUMA ANALÍTICA DE VECTORES
Para sumar vectores analíticamente existen diferentes métodos:

Método de teoremas
Consiste en hallar la resultante de la suma vectorial de dos vectores, utilizando relaciones como el teorema de Pitágoras o el teorema de cosenos y senos.

Teorema de Pitagoras
Cuando los vectores forman un ángulo recto la magnitud de la suma o resultante se obtiene por medio del teorema de Pitágoras y la dirección por la relación trigonométrica tangente.

Ejercicio 1.3
Un avión vuela hacia el Norte a 90 m/s un fuerte viento sopla hacia el este a razón de 72 km/h y desvía su rumbo. Hallar la velocidad del avión para un observador en la tierra.
Solución:

Para anotar la respuesta en coordenadas polares, tomamos el ángulo complementario
Respuesta: S: 92.2 m/s , 77.5° ( en coordenadas polares ).

Ejercicio Propuesto:
Al oír la cascabel de una serpiente, usted realiza dos desplazamientos rápidos de 6.0 m y 5.0 m, al oeste y al sur respectivamente. Calcule la magnitud y dirección del desplazamiento resultante utilizando el método del teorema de Pitágoras. Utilice el método gráfico para obtener la respuesta, compare los resultados.

Teorema de cosenos y senos
Cuando los vectores forman cualquier ángulo la magnitud de la suma o resultante se obtiene por medio del teorema de cosenos y la dirección por el teorema de los senos.

Ejercicio 1.4

Dos hombres tiran de un bote, uno aplica una fuerza de 100 N y el otro de 80 N con un ángulo de 60° entre ellas. Hallar la fuerza resultante sobre el bote
Solución:

Respuesta: s : 156.2 m/s, 26.3° (en coordenadas polares )

Ejercicio Propuesto:
Un conductor de automóvil maneja 3 km en la dirección de 60° noreste y luego 4 km en la dirección norte.¿Dónde termina respecto de su punto de inicio?.Utilice el método anterior, compare su resultado con su respuesta si utiliza el método grafico.

Método de componentes rectangulares
Dado un vector puede ser expresado en términos de muchos vectores que se suman consecutivamente llamados vectores componentes del vector.

La división de un vector en componentes no es única dado que un vector puede formarse por suma de muy diversas maneras, pero es de mayor utilidad descomponer un vector solo en términos de sus vectores componentes rectangulares o cartesianas.

a) Componentes Rectangulares o Cartesianas de un Vector
Entre el ilimitado número de posibles divisiones de un vector en componentes tiene especial importancia las que se restringen a la dirección de los ejes cartesianos.

Vectores unitarios rectangulares
Los vectores unitarios rectangulares i, j y k son vectores unitarios cuya dirección y sentido es la de los ejes positivos x, y, y z de un sistema de coordenadas rectangulares, a menos que se especifique de otra manera. Tales sistemas derivan su nombre del hecho de que un tornillo de rosca derecha girado 90° de Ox a Oy, avanzará en la dirección z positiva.
Se dice que tres vectores que tienen puntos iniciales coincidentes, y que no son coplanares forman un sistema derecho o sistema diestro si un tornillo de rosca derecha girado en un ángulo menor que 180° de a avanza en la dirección .
A partir de este punto, las letras i, j y k sin el techo que ves encima de ellos representaran también vectores unitarios, dado esto veamos la representación grafica de vectores unitarios.

Componentes de un vector en el plano


           

Páginas
1
2
3

Regresar al menú gráfico
Regresar al índice de contenidos