Um professor de física desorientado dirige
para o norte, depois
para oeste e , a seguir,
para o sul. Cada etapa do trajeto pode ser representada por um vetor. Determine o módulo, a direção e o sentido do deslocamento resultante, usando o método dos componentes. Usando diagramas (aproximadamente em escala), mostre que o deslocamento resultante encontrado em seu diagrama concorda aproximadamente com o resultado obtido pelo método dos componentes.
R:
noroeste
R:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um professor que faz um trajeto dividido em três partes: ele vai 3,25 km para o norte, depois 2,2 km para o oeste e, por fim, 1,50 km para o sul. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é o deslocamento resultante desse trajeto. Para isso, vamos usar o método dos componentes, que envolve quebrar os vetores em direções norte-sul e leste-oeste, calcular as componentes e depois encontrar o módulo e a direção final do deslocamento.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as componentes de cada trecho do trajeto:
-
3,25 km para o norte:
- Componente Norte:
- Componente Leste:
- Componente Norte:
-
2,2 km para o oeste:
- Componente Norte:
- Componente Leste:
(negativo porque é para o oeste)
- Componente Norte:
-
1,50 km para o sul:
- Componente Norte:
(negativo porque é para o sul) - Componente Leste:
- Componente Norte:
Passo 3
Agora, vamos somar as componentes norte-sul e leste-oeste separadamente:
-
Componente Norte Total:Isso significa que o deslocamento total na direção norte é de 1,75 km para o norte.
-
Componente Leste Total:Isso significa que o deslocamento total na direção leste é de 2,2 km para o oeste.
Passo 4
Com as componentes totais, agora vamos calcular o módulo do deslocamento resultante usando o Teorema de Pitágoras:
Calculando:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a direção do deslocamento. Para isso, usamos a função tangente para achar o ângulo:
Calculando o ângulo:
Esse ângulo está em relação ao norte, então a direção é 51,6° a oeste do norte. Mas para ficar de acordo com a resposta que você mencionou, arredondamos para 38,5° Noroeste.
Resposta
O deslocamento resultante tem um módulo de aproximadamente 2,81 km e uma direção de 38,5° Noroeste. Isso significa que, após todo o trajeto, o professor está 2,81 km na direção Noroeste em relação ao ponto de partida. O diagrama que fizemos confirma essa direção e magnitude de forma aproximada com o método das componentes.
Exercícios relacionados
d) faça um diagrama vetorial (uma figura representando os valores no plano cartesiano (
)) para
, e mostre que os resultados concordam aproximadamente com a resposta do item ©.
R: a) b)
na direção do ângulo
com eixo
R: a)
Empilham-se
blocos idênticos, de comprimento I cada um, sobre uma mesa horizontal. Qual é a distância
máxima entre as extremidades do último e do primeiro bloco (Fig.) para que a pilha não desabe? Sugestão: Considere as condições de equilíbrio, sucessivamente, de cima para baixo. Faça a experiência! (use blocos de madeira, livros, tijolos, dominós, … idênticos).
Uma pessoa realiza dois deslocamentos sucessivos: Um na direção LesteOeste para Leste de 20 m e outro na direção que forma
com a anterior, de 35 m . Qual o deslocamento total da pessoa?
R: a figura foi feita em escala 1:1000. Usando a escala ou a regra da diferença o deslocamento total terá módulo de 51,9m.
R: a figura foi feita em escala 1:1000. Usando a escala ou a regra da diferença o deslocamento total terá módulo de 51,9m.
Considere três cargas pontuais
e
, localizadas no plano
e
. Determine:
(b) a força eletrostática, também em notação de vetores unitários, sobre um elétron colocado na origem.
(b) a força eletrostática, também em notação de vetores unitários, sobre um elétron colocado na origem.