Como os vetores de deslocamento e de força aplicada se comparam entre si?

Passo 1

Então, a gente tem uma pergunta que quer saber como os vetores de deslocamento e de força aplicada se comparam. Basicamente, vamos falar sobre o que são esses vetores e como eles se relacionam. Para isso, vamos precisar entender os conceitos de vetor de deslocamento e vetor de força, além de como eles interagem em situações físicas.

Passo 2

Primeiro, vamos definir o vetor de deslocamento. Deslocamento é a mudança de posição de um objeto. Ele é representado por um vetor que tem magnitude (quanto o objeto se moveu) e direção (para onde o objeto se moveu). Por exemplo, se você caminha 5 metros para o norte, o vetor de deslocamento tem magnitude 5 metros e direção norte.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre o vetor de força aplicada. Força é qualquer ação que pode mudar o estado de movimento de um objeto. Ela também é representada por um vetor, que tem magnitude (quão forte é a força) e direção (para onde a força está sendo aplicada). Por exemplo, empurrar uma caixa com uma força de 10 Newtons para a direita.

Passo 4

Para comparar os dois vetores, a gente observa que ambos têm magnitude e direção, o que os caracteriza como vetores. A principal diferença está no que eles representam: o vetor de deslocamento mostra como o objeto se moveu, enquanto o vetor de força mostra a ação que está sendo aplicada para mover ou mudar o movimento do objeto.

Passo 5

Outra forma de comparar é ver como eles interagem na realização de trabalho. O trabalho realizado por uma força é calculado pelo produto escalar entre o vetor força ( ) e o vetor deslocamento ( ):
onde é o ângulo entre os vetores força e deslocamento. Isso mostra que a direção relativa entre os dois vetores influencia diretamente no trabalho realizado.

Resposta

Em resumo, os vetores de deslocamento e de força aplicada são ambos vetores que possuem magnitude e direção, mas representam conceitos diferentes: o vetor de deslocamento descreve como um objeto se move, enquanto o vetor de força aplicada descreve a ação que está causando ou alterando esse movimento. Além disso, a interação entre esses vetores determina o trabalho realizado pela força.

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A tabela abaixo é um exemplo para uma constante elástica de . Escolha dois valores diferentes para essa variável e complete sua própria tabela com seus dados e observações.
5
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
15 -15 Compressão -0.150
10 -10 Compressão -0.100
5 -5 Compressão -0.050
0 0 Nenhum 0
-5 5 Alongamento 0.050
-10 10 Alongamento 0.100
-15 15 Alongamento 0.150
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
0 0 Nenhum 0
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada
(N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força
aplicada)
Deslocamento
0 0 0
Como os vetores da força aplicada e da força da mola (também chamada de força restauradora) se comparam?