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    1/17

    Resumen

    La medicin

    tcntcaes

    esencial

    para

    el

    campo

    de

    aplicaciones

    de

    la

    fsica.

    Hemos

    aprendido

    que

    hay

    siete

    unidades

    funda-

    mentales

    y que

    cada

    una

    de

    ellas

    tiene'una

    sola

    unidad

    aprobada

    en

    el

    SI. En

    mecnica, las tres cantidades fundamentales para

    la mayor

    parte

    de

    las aplicaciones

    son

    la

    longitud,

    la

    masa

    y

    el

    tiempo.

    Algunas

    de

    las

    aplicaciones

    incluyen

    vectores

    y

    otras

    s6lo

    escalares.

    Debido

    a

    que

    las cantidades

    vectoriales

    tienen

    direccin,

    se

    deben

    sumaf

    o

    restar

    mediante

    mtodos

    especia-

    les-

    Los

    siguientes

    puntos

    resumen

    esta

    unidad

    de

    estudio;

    Flgura

    .

    Los

    prefijos del

    Sl

    utilizados

    para

    expesff

    mltiplos

    y

    submltiplos

    de

    las unidades

    hrsicas

    se

    indican

    a conti-

    3.26

    nuaclon:

    ,

    giga

    (G)

    =

    10e

    mega

    (M)

    :

    10o

    kilo

    (k)

    :

    10:

    I

    centi

    (c)

    :

    10-2

    mili

    (m)

    -

    l[::

    micro

    (r)

    :

    10-6

    nano

    (n)

    :

    10-e

    Pico

    (P)

    :

    10

    12

    Para

    convertir

    una

    unidad

    en

    otra:

    a.

    Escriba

    la cantidad

    que

    se

    desea

    convertir

    (nmero

    y

    unidad).

    b.

    Recuerde

    las

    definiciones

    necesarias.

    c.

    Forme

    dos

    factores

    de conversin

    para

    cada

    definicin'

    d.

    Multiplique

    la

    cantidad

    que

    se

    va a

    convertir

    por aque-

    ilos

    fctores

    de

    conversin

    que

    cancelen

    todas

    las

    uni-

    dades.

    menos

    las deseadas.

    Mtodo

    ctet

    poLigono para sumar

    veclores:Elvector

    resul'

    tanfe

    se

    obtiene

    dibuiando

    cada vector

    a

    escala,

    colocando

    el

    origen

    de

    un

    vector

    en

    la

    punta

    de

    la

    flecha

    dsl

    otro

    hasta

    que todos los vectores

    queden

    representados' La

    re-

    sultante

    es

    la

    lnea

    recta

    que

    se

    dibuja

    a

    partir

    del origen

    del

    primer vector hasta

    la

    punta del

    ltimo

    (figura

    3.26).

    Mtotlo

    del

    paralelogramo

    para sumar

    vecfores:

    La

    resul-

    tante

    de

    sumar

    dos vectores

    es la diagonal

    de

    unparalelo-

    gfamo

    que se

    forma

    tomando

    los

    dos

    vectores

    como

    lados

    adyacentes.

    La direccin

    se

    indica en

    el

    punto

    ms

    lejano

    del

    grigen

    comn

    de

    los

    dos

    vectores

    (figura

    3'27).

    .

    Las

    componentes

    x

    y

    y

    de

    un

    vector

    (R.0):

    R.:ftcos0

    R"-Rsen0

    .

    La

    resultante

    de

    dos

    vectores

    perpendiculares

    (R",

    R,

    tp I

    -'-

    L\'

    l

    R:VR?+Ri

    run:l*l

    '

    I

    ^r

    I

    .

    El

    mtodo

    de

    Las componentes

    para sumar

    vectores:

    R":Ar+8,+Cr*"'

    Rr:Au+By+Cr+"'

    R:

    VR

    +

    R

    IR. I

    tan

    :

    ljl

    '

    lR,l

    Conceptos

    clave

    cantidad

    escalar

    45

    cantidad

    vectorial

    45

    componentes

    50

    desplazamienlo

    del

    Pistn

    35

    dimensiones

    44

    factor

    de

    conversin

    43

    ferza dinmica

    50

    fuerza esttica

    50

    62

    fuerza

    resultanle

    5

    I

    fuerzas

    concuffentes

    51

    magnitud

    35

    mtodo

    de las

    componentes

    62

    mtodo

    del

    paralelogramo

    41

    mtodo

    del

    polgono

    41

    meffo

    38

    patron Jf

    peso

    49

    rapidez

    43

    segundo

    38

    sistema

    internacional

    de

    unidades

    (unidades

    del SI)

    36

    vector unitario

    59

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    2/17

    Preguntas

    de repaso

    3.1.

    Exprese

    las

    siguientes

    mediciones

    en la

    lorma

    del Sl

    apropiada.

    empleando

    los

    prefijos

    adecuados.

    El

    sm_

    bolo

    de la

    unidad

    bsica

    se

    presenta entre parntesis:

    a.

    298

    000

    merros

    (m)

    b.

    7

    600 volts

    r

    V.)

    c.

    0.000067

    amperes

    (A)

    d.

    0.0645

    newtons

    (Ir{)

    e. 43

    000

    000

    gramos

    (g)

    l.

    0.00000065

    farads

    I

    F)

    3.2.

    Cules

    son las

    tres

    cantidades

    fundamentales

    que

    apa-

    recen

    en

    la

    definicin

    de

    la mayor parte

    de las

    leyes

    de

    la mecnica?

    Mencione

    las

    tres

    unidades

    fundamenta_

    les

    que

    estn

    asociadas

    a

    cada

    una

    de las

    cantidades

    en

    los

    sistemas

    de

    unidades

    del

    SI

    v

    del

    SLIEU.

    3.3.

    Una

    unidad

    de

    calor

    especfico

    es

    cal/ g

    .

    oC.

    Cun-

    tas

    definiciones

    se

    necesitan

    para

    convlrtir

    ess

    uni-

    dades en

    sus unidades

    correspondientes

    en e1

    SUEU,

    sistema

    en

    el

    cual

    las unidades

    son

    Btu/lb

    .

    oF?

    Muestre

    por

    medio

    de una

    serie

    de

    productos

    de

    qu

    manera

    llevara

    usted

    a cabo

    esta

    conversin.

    3.4.

    En

    virtud

    de,que

    las

    unidades

    para

    s,

    v,4

    y

    t son,

    res_

    pectivamente

    metros

    (m),

    metros por

    segundo

    (m/s),

    metros por

    segundo

    cuadrado

    (:m/sr)

    y

    segundos

    (s),

    cules

    son

    las

    dimensiones

    de

    cada

    cantidad?

    Ace

    te o

    rechace

    las

    siguientes

    ecuaciones

    despus

    de

    h

    ber

    realizado un anlisis dimensional:

    a.

    s:

    vt

    +

    |af

    b.2as:

    *

    r3

    c.

    vf

    :

    vg

    -l

    af

    d. s:

    vt

    *

    4af

    3.5. Seale

    la

    diferencia

    entre

    cantidades

    vectoriales

    escalares,

    y

    cite

    ejemplos

    de cada

    una.

    Explique

    diferencia

    entre

    sumar

    vectores

    y

    sumar

    escalare

    Es

    posible

    que

    la

    suma

    de

    dos u..,or.,

    ngu

    u

    magnitud

    menor que

    cualquiera

    de

    los

    vectores

    o

    ginales?

    3..

    Cules

    son

    las

    resultantes

    mnima

    y

    mxima

    dos

    fuerzas

    de 10

    N

    y

    7

    N

    si

    ambas

    actan

    sobre

    mismo

    objero?

    3.7.

    Busque

    la

    seccin

    dedicada

    a las

    coordenadas

    recta

    gulares

    y

    polarcs

    en

    un libro

    de

    matemticas.

    eu

    s

    rnejanzas

    observa

    entre las

    componentes

    de

    un vector

    las coordenadas

    rectangulares y

    polares

    de un

    punto?

    3.8.

    Si un vector tiene una

    direccin

    de

    230.

    a

    partir

    del

    e

    x

    positivo,

    qu

    signos tendrin

    sus

    componentes.

    y?

    Si la

    razn R"/R

    es

    negativa,

    cules

    son

    los

    ing

    los

    posibles

    de

    R,

    medidos

    a

    partir

    del

    eje x

    positivo

    Problemas

    Nota:

    En

    ste

    y

    otros captulos

    se supone que

    todos

    los

    n_

    meros son precisos

    hasta

    tres

    cifras

    significativas, a

    menos

    que

    se

    indique

    otra

    cosa.

    Se

    proporcionan

    las respuestas

    a

    los

    problemas

    con nmeros

    impares y

    a

    algunas

    de

    las

    preguntas

    para

    la refl

    exin

    crtica.

    Seccin

    3.

    Conversiones

    de

    unidades

    3.1.

    Cul

    es

    la

    altura en centmetros

    de una

    mujer

    que

    mide5piesy6pulgadas?

    Resp.

    1B

    cm

    3.7.

    Un

    cubo

    mide

    5 in

    por

    lado.

    Cul

    es

    e1

    volumen

    d

    cubo

    en

    unirlades

    del Si

    y

    en

    unidades

    del

    SUEU?

    Resp.

    0.00205

    m3,0,0723

    f

    3.8.

    En

    una

    caffetera

    interestatal

    se

    ha impuesto

    un

    lmite

    d

    rapidez

    de 75 mt/h.

    (a)

    A

    curnto

    equivale

    estarapide

    en

    kilmetros

    por

    hora?

    (b)

    y

    en

    ii"r

    po,

    segundo

    3.9.

    Un motor

    Nissan

    tiene

    1600

    cmr

    de cilindrada

    (vo

    lumen) y

    un

    dimetro

    interior

    de 84

    mm.

    Expres

    estas

    medidas

    en

    pulgadas

    cbicas y

    en

    pulgadas.

    3.10.

    un

    elecrricisra

    uu

    u

    in,,urlllf

    JJiS

    ,11,3.'*"

    desde

    la

    carrelera

    hasta

    una vivienda

    que

    se localiz

    a

    una distancia

    de

    1.20

    rni en

    el

    bosque.

    Cunto

    pies

    de cab\e

    la

    a necesitar?

    3.11.

    Un

    galn

    estadounidense

    tiene

    un

    volumen

    equiv

    lente

    a

    231 in3.

    Cuintos

    galones

    se

    necesitan

    pa

    rellenar

    un

    depsito

    que

    mide

    18 in

    de

    largo,

    16

    de ancho y

    12

    in de

    alto?

    Resp.

    i5.0

    g

    3.12.

    La

    densidad

    del

    bronce

    es

    de

    8.89

    e/c. ,Cul

    su

    densidad

    en kilogramos por

    metro

    cbico?

    Seccin

    3.8

    Suma

    de vectores

    por

    mtodos grfico

    3.13.

    Una mujer

    camina

    4

    km hacia

    el Este

    y

    despus

    c

    mina

    8

    km

    hacia

    el

    Noe.

    (a)

    Aplique

    el

    mtodo

    d

    3.2.

    Una

    sola

    loseta

    de

    piso

    mide

    8

    in

    de cada

    lado.

    Si

    las losetas

    se

    ponen

    lado

    a

    lado,

    qu

    distancia

    en

    metros puede

    cubrir

    una

    fila

    de

    20

    losetas?

    3.3.

    Un

    campo

    de

    tutbol

    soccer

    mide \00

    rn

    de

    largo

    y

    60 m

    de ancho. Cules son

    la

    longitud y el

    anch

    del

    campo

    en

    pies?

    Resp.

    328 ft,

    197

    ft.

    3.4.

    El mango

    de una

    llave

    inglesa

    mide

    8 in.

    ,Cul

    es

    la

    longitud

    de

    dicho

    mango

    en centmetros?

    3.5.

    Un

    monitor

    de computadora

    de

    19

    in

    tiene una

    sec,

    cin

    efectiva

    de

    imagen

    que

    mide

    18

    in

    en

    diagonal,

    Exprese

    esta

    distancia

    en

    metros.

    Resp.

    0.4i7 m

    3..

    La longitud

    de

    una

    librefaes234.5

    -m

    v su

    anchura

    es

    158.4

    mm. Exprese

    al

    rea

    superficial

    Oe la

    libre-

    ta

    en

    metros

    cuadrados.

    Captulo

    3 Resumen

    y

    repaso

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    3/17

    polgono

    para hallar su

    desplazamiento

    resultante.

    (b)

    Compruebe

    el resultado

    con

    el

    mtodo

    del

    para-

    lelogramo.

    Resp.

    B'94

    km, 3.4n

    N

    del

    E

    3.14.

    En

    la

    supercie

    de Marte,

    un vehrculo

    se

    desplaza

    una

    distancia

    de

    38

    m a

    un

    ngulo

    de

    18ff.

    Despus

    vira

    )

    recore

    una

    distancia

    de

    66

    m

    a

    un

    ngu1o

    de

    2'7lf'

    Cul

    fue

    su

    desplazamiento

    desde

    el

    punto de

    partida?

    3.15.

    Un

    topgrafo

    inicia

    su

    tarea

    en ia esquina

    sudeste

    de

    una

    parcela

    y

    registra

    los

    siguientes

    desplazamien-

    tos:

    A

    :

    600

    m, N;A

    :

    400

    m, O; C

    :

    200

    m,

    S,

    y

    D

    :

    100 m,

    E.

    Cul

    es el

    desplazgienJo^1ej9

    desde

    el

    punto

    de

    partida?

    Resp.

    500

    m,

    126'9"

    3.1.

    Una

    fuerza

    descendente

    de

    ZO_O

    lV icfi

    :1

    f:.Tu

    simultnea

    con

    una

    fuerza

    de

    500

    N dirigida

    hacia

    la

    izquierda.

    Aplique

    el

    mtodo

    dei

    polgono

    para

    encontrar

    la

    fuerza

    resultante.

    3.17.

    Las tres

    fuerzas

    siguientes

    actan

    simultneamente

    sobre

    el mismo

    objeto:

    A

    :

    300

    N,

    30"

    N

    del

    E;

    B

    :

    600

    N,

    27ff; y

    C

    -

    100

    N

    hacia

    el Este.

    Halle

    1a

    fuerza

    resultante

    mediante

    el mtodo

    del

    polgono.

    Resp.

    57

    N,

    51.4"

    S

    del

    E

    3.18.

    Llna

    embarcacin

    navega

    una

    distancia

    de

    200 m

    hacia

    ei Oeste,

    despus

    avanza

    hacia

    el

    Norte

    400 m

    y

    frnalmente

    100

    m a 30"

    S

    del

    E.

    Cul

    es su

    des-

    plazarniento

    neto?

    3.1

    9. Dos

    cuerdas

    A

    y

    B estn

    atadas

    a un

    gancho de

    ama-

    rre,

    de

    manera

    que

    se

    ha formado

    un

    ngulo

    de 60'

    entre

    las dos

    cuerdas.

    La tensin

    sobre

    la

    cuerda

    A

    es de 80

    N

    y

    la tensin

    sobre

    la

    cuerda

    B

    es

    de

    120

    N. Utilice

    el

    mtodo

    del

    paralelogramo

    para hallar

    lafterzaresultante

    sobre

    el

    gancho. Resp.

    1 74

    N

    3.20.

    Dos

    fuerzas

    Ay

    B

    acfat

    sobre

    el

    mismo objeto y

    producen una

    fuerza

    resultante

    de

    50

    N

    a 36.9"

    N

    del

    O.

    La tuerza

    A

    :

    40

    N

    se

    dirige

    hacia

    el

    Oeste.

    Hal1e

    ia

    ma-enitud

    y

    la direccin

    de

    la fuerza

    B.

    Seccin

    3.11

    Trigonometra

    y

    vectores

    3.21.

    Halle

    las

    componente\,r

    y

    l

    de

    (a)

    un desplazamien-

    to

    de

    200

    km

    a

    34'.

    (b)

    una

    velocidad

    de

    40 km/h

    a

    I

    20"

    y (c)

    una

    fuerza de

    50

    N

    a 330".

    Resp.

    1

    km, 112km;

    -20kmlh,

    34.

    km/h;

    43.3

    N,

    -25

    N

    3.22.

    rJntrineo

    es arrastrado

    con

    una t'uerza

    de 540

    N

    y

    su

    direccin forma un

    ngulo de

    -l0o

    con

    respecto

    a

    la

    horizontal.

    ,Cules

    son

    las componentes

    horizontal

    y

    vertical

    de

    la fuerza

    descrita?

    3.23.

    El martillo

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    4/17

    3.27.

    Se

    necesita

    un empuje

    vedical

    de

    80 N

    para

    levantar

    la

    parte

    mvil

    de

    una ventana.

    Se

    usa un

    mstil lar,

    go

    para

    rcalt.zar

    dicha

    operacin.

    ,eu

    fuerza

    ser

    necesaria

    ejercer

    a lo

    largo

    del

    mstil

    si ste

    forma

    un ngulo de

    34o

    con la

    pared?

    Resp.

    9.5

    N

    3.28.

    La

    resultante

    de dos

    fuerzas

    A

    y

    B es

    de

    40

    N a

    210'.

    Si

    la

    fuerza

    A

    es

    de

    200

    N

    a

    270",

    ,cules

    son

    la

    magnitud

    y

    la

    direccin

    de

    la fuerza

    B?

    Seccin

    3.12

    Elmtodo

    de

    las

    componentes

    para

    la

    suma,

    de vectores

    3.29.

    Halle

    la resultante

    de las

    siguienles

    luerzas perpen-

    diculares:

    (a)

    a00

    N, 0o,

    (b)

    820

    N,

    270,

    y

    (c)

    500

    N,

    90".

    Resp.512

    N,321,3"

    3.30.

    Cuatro

    cuerdas,

    las

    cuales forman

    ngulos rectos

    entre

    s, tiran

    de

    una

    argolla.

    Las

    fuerzas son

    de

    40

    N,

    E;

    80

    N,

    N;

    70

    N,

    O,

    y 20

    N,

    S.

    Encuentre

    la

    magnitud

    y la

    direccin

    de

    1a

    fuerza resultante

    que

    se ejerce

    sobre la

    argolla.

    3.31 .

    Dos fuerzas

    actan

    sobre

    el

    automvil

    ilustrado en

    la

    figura

    3.30.

    La

    fuerza

    A

    es

    igual

    a

    120

    N,

    hacia

    el

    Oeste,

    y

    la

    fuerza

    B

    es

    igual

    a

    200

    N

    a 60. N

    del O.

    Curiles

    son

    la magnitud

    y

    la

    direccin de la

    fuerza

    resultante

    sobre

    el

    automvil?

    Resp, 280 N,

    38,2o

    N delO

    Figura

    3.30

    3.32.

    Suponga que

    la

    direccin

    de

    la

    fuerza

    B

    del

    proble-

    ma 3.31

    se

    invirtiera

    (+180") y

    que los

    dems pa-

    rmetros permanecieran

    sin

    cambio

    alguno.

    Cul

    sera la

    nueva resultante?

    (Este

    resultado

    es

    la esta

    vectorial

    A

    -

    B.)

    i.,:

    j;

    Calcule la

    fuerza resultante

    que

    acta sobre el

    perno

    delafigura3.3l

    Resp.

    91.

    N,

    154.1"

    3.34.

    Calcule

    la

    resultante

    de

    las

    siguientes

    fuerzas

    apli-

    cando

    el

    mtodo

    de

    las

    componentes para

    efectuar

    la

    suma

    de

    vectores:

    4

    :

    (200

    N,

    30"), B

    :

    (300

    N,

    330')yg:(400N,250).

    3.3s. Tres

    embarcaciones

    ejercen

    fuerzas

    sobre un

    g

    cho

    de

    amarre como muestra la

    figura

    3.32.

    Hall

    resultante

    de esas

    tres

    fuerzas.

    Resp.853

    N,

    10

    Figura

    3.32

    Seccin

    3.14

    Resta

    o

    sustraccin

    de vectores

    3.3.

    Dos desplazamientos

    sonA

    :

    9

    m, NyB

    :

    12

    S. Encuentre

    la

    magnitud

    y

    la direccin

    de

    (A

    +

    v(A-B).

    3.37. Dados

    A

    :

    24

    m, E,

    y

    B

    :

    50

    m,

    S, halle

    la

    mag

    tud

    y

    la

    direccin

    de

    (a)

    A

    +

    B

    y

    (b)

    B

    -

    A.

    Resp.

    (a)

    55.5

    m,

    64.4o

    S

    de

    (b)

    55.5

    m,64.4"

    S de

    Captulo 3 Resumeny

    repaso

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    5/17

    3.38.

    La

    velocidad

    tiene

    una

    magnitud

    y una

    direccin

    que

    pueden

    representarse

    por

    medio

    de

    un

    vector'

    oniid"t"

    una

    embarcacin

    que

    se

    mueve

    inicial-

    mente con

    una

    velocidad

    de 30

    m/s directamente

    hacia el Oeste' En

    algrn

    momento

    ms

    tarde,

    1a em-

    barcacin

    alcanzauna

    velocidad

    de

    72

    m/s

    a

    30"

    S

    del

    O.

    Cul

    es e1

    cambio

    en

    Ia

    velocidad?

    3.39.

    Considere

    cuatro

    vectores:

    A

    :

    450

    N,

    O;

    B

    :

    1

    N.

    44" N

    del

    O;

    C

    :

    800

    N,

    E,

    Y

    D

    :

    100

    m,

    34

    "t

    g.

    n"t"r-ine

    la magnitud

    y la direccin

    de

    A

    B

    +

    C

    -

    D.

    Dibuie

    e1

    polgono

    de

    vectores'

    "

    netP'

    417

    N,

    23'" S

    de

    Problemas

    adicionales

    3.40.

    Calcule

    las

    componentes

    horizontal

    y

    vertical

    de

    Ios

    siguientes

    vectores:

    A

    :

    (400

    N,

    37)'

    g

    :

    (90

    m'

    :io1y

    g

    :

    (70

    kmlh,

    150").

    3.41

    . Un

    catle

    est

    unido

    al

    extremo

    de

    una

    viga'

    Qu

    tirn

    se

    requiere,

    a

    un ngulo

    de

    40'con

    respecto

    a1

    horizontal,

    para producir

    una

    fuerza

    horizontal

    efectiva

    de

    200

    N?

    ResP'

    21

    N

    3.42.

    Un muelle

    para pescadores

    se

    extiende hacia

    el

    Nor-

    te

    y

    el

    Sur.

    Cul

    deber

    ser

    la rapidez

    de

    una

    em-

    baicacin

    que avanza

    a un

    ngulo

    de

    40'.E

    del,N

    para

    que su

    componente

    cle

    velocidad

    a

    lo

    largo

    del

    muelle

    sea

    de 30

    km/h?

    3.43.

    Haile

    la resultante

    R

    :

    A

    *

    B

    para los

    siguientes

    pares

    de

    vectores:

    (a)

    A

    :

    520

    N, Sur,

    B

    :

    269

    N,

    beste,

    (b)

    A

    :

    18

    -7t,

    Xott"'

    B

    :

    15

    m/s,

    O,este'

    ResP'

    585

    N,

    242'6";

    23'4

    m/s,

    129'9"

    3.44.

    Efecte

    la

    resta

    vectorial

    (A

    -

    B)

    para

    los

    pares de

    fuerzas

    del

    Problema

    3.43.

    3.45.

    Un

    semforo

    est

    colgado

    a

    la mitad

    de

    una

    cuer

    de

    manera

    que cada

    segmento

    forma

    un

    ngulo

    i0"

    con

    la

    orizontal.

    La

    tensin

    sobre

    cada

    s

    mento

    de

    cuerda

    es de

    200

    N.

    Si

    1a

    fuerza

    resulta

    "n

    "l

    punto

    medio

    es

    cero,

    cul

    es

    el

    peso

    rlel sem

    i;;;"-

    ilesp,

    e.5

    Calcule

    la

    resultante

    de

    las

    fuerzas

    ilustradas

    en

    figura

    3.33.

    Calcule

    la

    fuerza

    resultante

    que

    acta

    sobry

    la

    ggg

    de

    la

    figura

    3.34.

    Resp.

    31

    1 .5",

    25''N

    Un

    blo"que

    de

    200

    N

    descansa

    sobre

    un

    plano

    in

    nado

    a

    30'.

    Si.l

    p"to

    del

    bloque

    acta

    verticalme

    hacia

    abajo,

    cules

    son

    las

    componentes

    del

    p

    hacia

    abajo

    del

    plano

    y

    en

    direccin

    perpendic

    al

    plano?

    g.4S.

    Halle

    la

    resultante

    de los

    tres

    desplazamien

    siguientes:

    A

    :

    22A

    m,

    60";

    B

    :

    I25

    m'

    210

    C:

    nSm,340'.

    Resp.

    190

    m,

    22

    3.46.

    t:3;:47.

    3.48.

    66

    Captulo

    3

    Resumen

    y

    rePaso

    Figura

    3.34

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    6/17

    Preguntas para

    la

    reflexin

    crtica

    *3.50.

    Considere estos

    tres vectores:

    A

    :

    100

    m, 0o: B

    :

    400

    m,

    274',

    y

    C

    :

    200

    m, 30'.

    Elija

    una

    escala

    apropiada

    y

    muestre grficamente que

    el

    resultado

    es

    el mismo, sin

    imporlar

    en

    qu

    orden

    sean

    suma-

    dos

    estos vectorest

    es

    decir.

    A

    +

    B

    +

    C

    :

    C

    +

    B

    *

    A.

    La

    afirmacin

    anterior

    tambin

    es

    vlida

    para

    la

    resta de vectores?

    Demuestre grficamente

    que

    A

    -

    C

    produce

    un resultado

    diferente

    que

    C

    -

    A.

    3.51.

    Dos

    fuerzasA

    :

    30

    N

    y

    B

    :

    90

    N

    pueden

    actuar

    sobre

    un

    objeto

    en

    cualquier direccin

    que

    se desee.

    Cul

    es

    1a mxima fuerza resultante?

    Cul

    es

    la

    mnima

    fuerza resultante?

    Es

    posible que

    la fueria

    resultante

    sea cero?

    Resp.

    120

    N, 0 N,

    no

    *3.53.

    Qu

    tercera fuerza

    F

    es necesario

    agregar

    a

    las

    dos

    ferzas

    siguientes

    para que

    la

    fuerza

    resultante sea

    igual

    a

    cero?

    A

    :

    120

    N,

    110"

    y

    B

    -

    60

    N,

    200o.

    Resp.

    134

    N,31.'

    *3.54.

    Un avin

    requiere

    una direccin

    resultalte con

    cur-

    so

    hacia

    el

    Oeste.

    Larapidez de1

    avi

    es

    600 kmlh

    cuando

    el aire

    est

    inmvil.

    Si el

    viento

    adquiere

    una rapidez

    de 40

    kmlh

    y

    sopla en

    direccin

    de 30o

    S

    del

    O,

    en

    qu

    direpcin se deber

    orientar e

    avin

    y

    cul

    ser

    su

    rapidez relativa

    con respecto

    a

    suelo?

    *3.55.

    Cules

    tendrn que

    ser

    la magnitud

    F

    y

    la

    direc-

    cin de la fuerza

    necesaria

    para que

    el automvil

    de

    la figura

    3.31 avance directamente

    hacia

    el Este

    con una

    fuerza resultante

    de

    400

    lb?

    Resp.

    223

    ib,17.9"

    3.52.

    Considere

    dos

    fuerzas

    A

    :

    4O

    N

    y

    B

    :

    80 N.

    Cul

    tiene

    que

    ser el

    ngulo

    entre

    esas

    dos

    fuerzas

    para

    que

    la

    magnitud

    de la

    fuerza resultante

    sea 60

    N?

    Captulo

    3 Resumen

    y

    repaso 7

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    7/17

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    8/17

    3.9 Fuerza y

    vectores

    49

    Libras

    010203040

    l-___-t____-[-____H

    01234

    Centmetros

    Figura

    3.11 Mtodo

    del

    paralelogramo

    para

    sumar vectores

    tug

    ffi{-$ r-a

    :

    #Eir -=wtf--: :

    itrfit{'nzasuh.lnte

    sobre

    el

    buruo de

    la

    figura 3.11, si

    el

    ngulo entre las

    dos

    Ls eS

    d

    120";

    El

    un

    extremo se

    jala

    con una

    fuerza

    de

    60

    lb

    y,

    en

    e1

    otro,

    con

    una

    flerzade20Ib'Useelmtodode1para1elogramoparasumarlosvectofeS.

    Plan: Construya

    un

    paralelogramo

    formando

    dos

    de los

    lados

    con vectores dibujados

    que

    sean

    proporcionales

    a

    las

    magnitudes

    de las

    fuerzas.

    Por

    tanto,

    lafuerzaresultante

    puede

    encontrarse

    al

    medir la

    diagonal

    del

    paralelograrno

    Solucin:

    Utilizando

    una

    escala

    de

    1

    cm

    :

    10

    tb.

    se

    tiene

    60 rb

    x

    I

    1

    :

    6.,

    20

    rb

    x

    -ljg

    :

    2.,n

    10lb '

    10lb

    En la figura

    3.11

    se

    construy un paralelogramo,

    dibujando

    a escala

    las dos fuerzas

    a

    partir

    de un origen

    comn.

    Utilice

    un transportador

    para

    asegurarse

    de

    que

    el ngulo

    entre

    ellas

    sea

    de.

    120". Al completar el

    paralelogramo

    se

    puede

    dibujar la

    resultante como:una

    diagonal desde

    el

    origen,

    Al

    medir

    R

    y

    I con una regla

    y

    un ansportador

    se

    obtienen

    52.9

    lb

    para

    la

    magnitud

    y

    19.1"

    para

    la

    direccin.

    Por

    consiguiente,

    R

    :

    (52.9lb.

    19.1.)

    Un

    segundo

    vistazo

    al

    paralelogramo

    le

    mostrar

    que

    se otrtendra

    la mismalrespuesta

    aplicando el mtodo

    del

    polgono

    y

    agregando el

    vector

    de

    20

    lb

    en la

    punta

    del vector de

    60Ib.

    20 1b

    Cul

    es la fuerza resultante

    que

    acta sobre

    el burro?

    lilE

    Fuerza

    y

    vectores

    Como vimos

    en

    la

    seccin

    anterior, los

    vectores/zerzapueden sumarse

    grficamente

    de

    la

    misma

    manera

    que

    sumamos

    antes en el caso

    de

    desplazamientos.

    En virtud

    de

    la

    importancia

    de las

    fuerzas

    en el estudio

    de

    la mecnica,

    conviene

    adquirir

    destreza en las

    operaciones

    con

    vectores, estudiando

    aplicaciones

    de fuerza

    adems

    de

    las

    aplicaciones

    de desplazamiento.

    Un

    resorte

    estirado

    ejerce fuerzas

    sobre

    los

    dos objetos

    que

    estn unidos

    a

    sus

    extremos;

    el

    aire

    comprimido

    ejerce

    una fuerza

    sobre

    las

    paredes

    del

    recipiente

    que

    lo

    contiene,

    y

    un trac-

    tor

    ejerce

    una fuerza

    sobre el remolque

    que

    lleva

    arrastrando.

    Probablemente

    la

    fuerza

    ms

    conocida

    es la

    atraccin

    gravitacional

    que

    ejerce

    la Tierra

    sobre un

    cuerpo. A esta fuerza

    se

    lellamapeso

    del

    cuerpo. Existe

    una

    fuerza

    bien definida

    aun cuando no

    estn en contacto la

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    9/17

    3.10 La fuerza

    resultante

    51

    \reffimfiql* .

    ffi#,J8,ffi=effirllril

    iplabol*

    cEped

    se

    empuja

    hacia

    abajo

    por

    el

    asa

    con una

    fuerzade

    160

    N,

    en

    un

    de

    30o'con

    iespecto

    a

    la

    horizontal.

    cul

    es

    ra

    magnitud

    de

    la component;

    hori-

    zontal

    de

    esta

    fuerza?

    Plan:

    A

    partir

    de

    la

    figura

    3.14a,

    se

    observa

    que

    la

    fuerza

    ejercida

    sobre el

    asa

    acta en

    el

    cuerpo

    de

    la

    cortadora.

    Usaremos

    una

    regla y

    un kansportador

    para

    dibujar

    las fuerzas

    y

    ngulos

    a escala,

    como

    se

    muestra en

    la figura

    3.15b. Por

    ltimo,

    mediremos las compo-

    nentes y

    las convertiremos

    a

    newtons para

    obtener

    las

    dos

    componentes.

    Solucin:

    Una

    escala conveniente puede

    ser

    1

    cm

    :

    40

    N, 1o

    cual

    significa

    que

    el

    vector

    F

    tendra

    una

    longitud

    de

    4

    cm con

    un

    ngulo

    de

    30"

    con respecto

    a

    la

    horizontal.

    La

    com-

    ponente

    de la

    fuerza

    se

    dibuja

    y

    se

    le

    llama

    F .

    La

    medicin

    de

    esta

    recta revela que

    F,

    corresponde

    a

    3.46

    cm

    Puesto que

    I

    cm

    :

    40

    N,

    se

    obtiene

    menor que

    la fuena

    aplicada.

    Como ejercicio

    adi-

    la

    componente

    descendente

    de

    la

    fuerza

    de 160

    N

    (b)

    a)

    =''

    .]*:

    ',:::

    G-

    G

    F1.:.::j :

    F,:

    3.46".119r):

    r38

    N

    \

    I

    Cm,/

    Observe que

    la

    fverz:a

    real

    es

    bastante

    cional,

    demuestre que

    la magnitud

    de

    es

    F,

    :

    80.0

    N.

    Figura

    3.1

    4 Obtencin

    de las componentes

    de

    una fuerza

    por

    el

    mtodo

    grfico.

    (

    oto

    de

    paul

    E.

    Tippens.')

    La

    fuerza resultante

    Cuando

    dos

    o ms fuerzas

    actian

    sobre

    un mismo punto

    de

    un

    objeto,

    se dice

    qte

    sonfuerzas

    concurrentes.

    El

    efecto

    combinado

    de tales

    fuerzas

    se

    llamafuerza

    resultunte.

    La

    fuerza

    resultante

    es la fuerza

    individual

    que

    produce

    el

    mismo

    efecto

    tanto

    en la

    magnitud

    como

    en la

    direccin

    que dos

    o ms fuerzas

    concurrentes.

    Las fuerzas

    resultantes pueden

    calcularse grficamente

    al

    representar

    cadafuerzaconcurren-

    te

    como

    un vector.

    Con el

    mtodo

    del

    polgono

    o

    del

    paralelogramo

    para

    sumar

    vectores

    se

    obtiene

    7a

    fuerza

    resultante.

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    10/17

    52

    Captulo

    3 Mediciones

    tcnicas

    y

    vectores

    I

    I

    r

    15N

    '............'.......-.

    +--------

    i+

    20N

    R=35N.E

    t5N

    (a)

    Fuerzas en

    Ia

    misma direccin.

    20N

    R=sN.E

    I

    I

    I

    15N

    -.-

    -

    --r...........#-----------E

    | :oN

    I

    15N

    Una

    elgalra,mee{niqa

    y

    na:mbntaq

    tus,1

    iueven

    a

    las

    perlonas

    :

    qu

    ie

    suben

    en

    :

    ..

    llas.

    En

    una escalera

    mecnica.

    las personas

    sienten

    su

    peso normal

    Porque

    se

    mueven a

    una

    velocidd

    constante.

    Un'a.montaa

    rsa

    iJ:eia,y.'

    desaclera,

    ,pqr

    lor:qe

    las

    perscnas

    se $leh e$,

    m.$

    pegadas

    y

    ms{iger:s.q,medida

    qu

    cambi,1'

    ve ,oiidad,

    (b)

    Fuerzas

    que

    actan

    en direcciones

    opuestas

    R

    =

    30.4

    N, 34.7

    15N

    (c)

    Fuerzas

    que actan

    a un

    ngulo de 60'

    entre s.

    Figura

    3.1 5

    Efecto

    de

    la direccin

    sobre

    la

    resultante de

    dos fuerzas.

    Con

    frecuencia

    las

    fuerzas

    acfuansobre

    una misma

    recta,

    yasea

    juntas

    o

    en opo

    Si

    dos

    fuerzas

    actan

    sobre

    un mismo

    objeto

    en

    una

    misma

    direccin,

    lafuerza

    result

    igual

    a

    la suma

    de las

    magnitudes

    de dichas

    fuerzas.

    La direccin

    de

    la resultante es

    la

    que la de cualquiera

    de

    las fuerzas.

    Por

    ejemplo,

    considere

    una fuerza

    de

    15 N

    y

    una

    de 20 N

    que

    actan

    en

    la misma

    direccin

    hacia

    el

    Este.

    Su

    resultante

    es

    de 35

    N

    hacia

    como

    se

    observa

    en

    la figura

    3.15a.

    Si

    las

    mismas

    dos

    fuerzas acltan

    en direcciones

    opuestas,

    la

    magnitud

    de

    la fuerz

    tante

    es

    igual a

    \a

    diftrencia

    de

    las magnitudes

    de

    las dos fuerzas

    y

    act:a

    en

    la direc

    lafuerzams

    grande.

    Suponga

    que

    la

    fuerza

    de 15 N del

    ejemplo

    se

    cambiara,

    de

    mo

    tirara

    hacia

    el Oeste.

    La

    resultante sera

    de 5

    N,

    E,

    como

    se indica

    en

    la figura 3.15b.

    Si

    las fuerzas

    que

    actan

    forman

    un ngulo

    de entre

    0"

    y

    180" entre

    s,

    su

    resul

    el

    vector

    suma.

    Para

    encontrar

    la fuerua

    resultante

    puede

    utilizarse

    el

    mtodo del

    polg

    mtodo del

    paralelogramo.

    En la figura 3.15c,

    las

    dos

    fuerzas

    mencionadas,

    de

    15

    acfiian

    forrnando un

    ingulo

    de

    60'

    entre s.

    Lafierza

    resultante,

    calculada

    por

    el

    mt

    paralelogramo,

    es de

    30.4

    N a34.1".

    nometra

    y

    vectores

    El

    tratamiento

    grfico

    de

    los

    vectores

    es conveniente

    para

    visualizar

    las

    fuerzas,

    p

    frecuencia

    no

    es

    muy

    preciso.

    Un mtodo

    mucho

    ms til

    consiste

    en aprovechar

    la

    metra del

    tringulo

    rectngulo

    simple,

    procedimiento

    que

    en

    gran

    medida

    se ha simp

    gracias

    a

    las calculadoras

    actuales.

    El conocimiento

    del teoremo

    de

    Pitgoras

    y

    cier

    riencia en el

    manejo

    de las

    funciones

    seno,

    coseno

    y

    tangente

    es

    todo

    1o

    que

    se

    requie

    el

    estudio

    de

    esta unidad.

    Los

    mtodos

    trigonomtricos

    pueden

    mejorar

    la

    precisin

    y larapidez

    al

    deter

    vector

    resultante

    o

    para

    encontrar

    las componentes

    de un vector.

    En

    la mayoa

    de

    lo

    es til

    utilizar

    ejes

    x

    y

    y

    imaginarios

    cuando

    se

    trabaja

    con vectores

    en

    forma

    analtic

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    11/17

    3.11

    Trigonometra

    y

    vectores

    quier

    vector puede

    dibujarse

    haciendo

    coincidir

    su origen

    con

    el cruce

    de

    esas rectas

    imagi

    rias.

    Las

    componentes

    del

    vector pueden

    verse

    como

    efectos

    a lo

    largo

    de

    los

    ejes

    x

    y

    y:

    '*n:rrFi:.ffi

    ;to,,Fi={*Rf

    - r

    las

    componentes

    -r

    y

    y

    de

    una fuerzade

    200

    N.

    con

    un

    ngulo

    de

    60'?

    Plan,

    Dibuje

    el

    diagrama de veslores usando

    la trigonoule tp pwa

    enc*lt.*ro*po,

    Solucin:

    Se

    dibuja

    un diagrama

    ubicando

    el origen

    del

    vector

    de 200

    N en

    el

    centro

    de

    los ejes

    J

    y

    l

    somo

    se muestra

    en la

    figura

    3.16,

    ..

    En

    primer

    lugar

    se

    calcula

    la

    componente

    x,

    o sea

    ,F,

    tomando

    en

    cuenl"a que

    se tra1a

    .del

    lado

    ady.acente.

    El

    vector

    de

    200,Nes.

    hipotearis-

    Si se

    usa Ia

    fu.ncio*e"u*oo,,sg

    obtiene

    ...200

    NI

    :.

    '

    .

    :'

    '

    por

    lo

    cual

    F

    =

    (20Q

    N) cos

    60"

    =

    100

    '

    ,

    Pam

    estos

    cleutos

    notamos,que.

    el

    l4{p

    opes-to,a

    60o es

    igual

    en longitud

    a F;.

    por

    con_

    orbien

    Figura

    3.1

    uso de

    la

    trigonometra

    para

    enconuar

    las

    componentes.r

    y y

    de u_n vector.

    ::

    Compnentes:,

    ,{=,Ecos

    F:

    -sen

    En general,

    podemos

    escribir

    las

    componentes.r

    y

    y

    de un

    vector

    en

    trminos

    de

    su magnitu

    F

    y

    su

    direccin

    0:

    s de

    unvector

    (3.1

    donde

    0 es el

    ngulo

    entre

    el vector y

    el lado

    positivo

    del

    eje x,

    medido

    en

    contrasentido

    a

    la

    manecillas

    del

    reloj.

    El

    signo

    de una

    componente

    dada

    se determina

    a

    pair

    de

    un diagrama

    de

    vectores.

    La

    cuatro

    posibilidades

    se

    presentan

    en la

    flgura

    3.17. Adems

    de7

    ngulo

    polar

    0,

    se muesf

    el

    ngulo

    de referencia

    S

    para

    cada

    cuadrante.

    Cuando

    el ingulo pot*

    r

    mayor

    de

    90",

    e

    ms

    fcil

    ver las

    direcciones

    de las

    componentes

    si

    se trabaja

    con

    l

    ngulo

    dereferencia

    {

    Las

    aplicaciones

    de

    la

    trigonometra

    que

    ttilizan

    el

    ngulo

    polar

    g

    tambin

    darn

    los

    signo

    correctos, pero

    siempre

    es til

    verificar

    visualmente

    la direccin

    de

    las

    componentes.

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    12/17

    54

    Captulo

    3

    Mediciones tcnicas

    y

    vectores

    (b)

    Cuadrante

    II

    (c)

    Cuadrante

    III

    (d)

    Cuadrante

    IV

    Figura

    3.17

    (a)

    En

    el

    primer

    cuadrante,

    el ngulo

    0 est

    entre

    0'y

    90"1

    tanto

    F

    como

    {

    son

    posit

    En el segundo cuadrante el ngulo

    g

    est entre 90" y

    180";

    F

    es

    negativa

    y

    F, es

    positiva.

    (c)

    En

    cuadrante,

    el ngulo

    est entre

    1

    80"

    y

    270";

    tanto

    F como F

    son

    negativas.

    (d)

    En el cuarto

    cuad

    ngulo d est

    entre 27tr

    y

    360";

    d

    es

    positiva y

    F

    es negativa.

    270"

    210"

    La

    trigonometra tambin es

    til

    pam

    calcular Ia

    fuerza resultante.

    En

    el

    caso e

    en

    que

    dos

    fuerzas

    4

    V

    \

    son

    perpendiculares

    entre

    s,

    como se

    observa

    en

    la figura

    resultante

    (R.

    0)

    se

    puede

    hallar

    a

    partir

    de

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    13/17

    3.12 El

    mtodo

    de

    las

    componentes

    para

    I

    I

    la

    suma

    o adicin

    de vectores

    55

    Resultante

    (R,

    9)

    R= el4

    F.,

    tan

    H=:

    F"

    Figura

    3.1

    I

    La

    resultante

    de

    dos

    vectores

    perpendiculares.

    O-?

    Fres

    ne-gativa,

    generalmente

    es

    ms

    fcil

    determinar

    el

    ngulo

    agudo

    @

    como

    se

    indica

    en

    la

    figura

    3.17.

    El

    signo

    (o

    direccin)

    de

    las fuerzas

    F y

    F

    det"rriinu

    cul

    de los

    cuatro

    cuadrantes

    se va

    a

    usar.

    Entonces,

    la ecuacin(3.2)

    se covierie

    en

    tE. t

    tan

    :

    l:11

    l4l

    Slo

    se

    necesitan

    los valores

    absolutos

    de

    F,y

    F.

    Si se

    desea,

    se

    puede

    determinar

    el

    ngulo

    0

    del

    eje

    x

    positivo.

    En

    cualquiera

    de

    los

    caos

    r

    debe identificaiclaramente

    la

    direccin.

    ;]n:i

    + i-

    itGffi

    .r,@E*tlf-.il

    de

    una fuerza

    {e

    5 N

    dirigida

    horizontalmente

    a la

    derecha

    y

    una

    iieicatni'treia

    abei?

    dibqjamos'lrn

    diagrarna

    de

    ,Aplique,

    l

    eeuacin

    (3.2)

    SolUcinl

    Tratelos,dos,vectotesfuerzacmo

    compolelres

    F*

    .:651'yf';

    -

    -,l2Nde

    lafierzaresultanf

    R. Por tanlo,lamagnitud'de

    R

    s

    vuelve''

    i*,,'.

    p,*,

    {l -R:

    flan

    Como

    las

    ferzas.soa

    hacia,1a

    dei:echa y

    hacia

    abaio.

    vectores

    de

    cuatro

    cuadrantes

    como

    aguel

    Oe

    ia figura

    3. Zd.

    para

    hallar

    la

    rgsultante:

    Para

    encontrar

    la

    direccin

    de

    R.

    On*".o,:

    ::,T""

    el

    inguto

    de referencia

    @:

    I rlt I

    tanE:

    I .* l:2.40

    J

    If

    I

    Et

    ngulo polard

    medido

    en conlrasentido

    a Ias manecillas

    del

    reloj

    a

    partirdel

    ejexpo-

    sirivo es

    d

    :

    360"

    -

    61.4"

    :292.6,

    L fuerzaresultante

    es 13.0

    N

    a

    292.6".

    Los

    ngulos

    deben

    expresarse

    redondeados

    a la

    d-

    cima

    de

    grado

    ms

    cercana

    incluso

    si requieren cuatro

    cifras significativas

    para moslrar la

    precisin

    requerida.

    Otras

    respuestas

    pueden

    reportarse

    con

    slo

    tres

    cifras

    significalivas.

    (5

    N)2

    (-

    12

    N)2

    El

    mtodo

    de las

    componentes

    para

    la

    suma

    o adicin

    de vectores

    Con frecuencia

    es

    necesario

    sumar

    una

    serie

    de

    desplazamientos

    o

    encontrar

    la

    resultante

    de

    varias

    fuerzas

    usando

    mtodos

    matemticos.

    En

    tales casos,

    uno

    debe

    comenzar

    con un

    bos-

    quejo

    grfico

    usando

    el

    mtodo

    del

    polgono

    paralasuma

    de vectores.

    Sin embargo,

    como

    la

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    14/17

    C=40m

    5

    Captulo

    3

    Mediciones

    tcncas

    y

    vectores

    D=10m

    Dy

    =

    10*l

    NOTA:

    Ar=0

    Br=

    0

    cr=o

    D,= 0

    B=50m

    Bv=50m

    l=20m

    I

    I

    Rx

    A"=20m

    (b)

    (c)

    Figura 3.1

    9

    La

    componente

    r del

    vector

    resultante

    es

    igual

    a

    la

    suma

    de las componentes

    r de cada

    La

    componente

    )

    de la

    resultante

    es igual

    a

    la

    suma de

    las componentes

    y.

    trigonometra

    se usar

    para

    asegurar

    que

    los

    resultados finales

    sean

    precisos,

    slo

    se

    n

    estimar las

    longitudes

    de cada

    vector.

    Por

    ejemplo,

    un desplazamiento

    de

    60

    m

    o una

    de 60

    N deben

    dibujarse

    como

    un vector con

    una

    longitud aproximadamente

    tres veces

    que

    el

    vector

    para

    un desplazamiento

    de

    20 m o una

    fuerza de 20

    N. Los

    ingulos

    dado

    bin

    deben

    estimarse.

    Los vectores

    de 30o,

    160",240" o324"

    deben

    dibujarse

    en

    los cu

    tes

    adecuados

    y

    con una

    direccin

    lo

    ms cercanaposible

    a la direccin

    real.

    Estos diag

    aproximados

    le

    dan

    una idea

    de la direccin

    de la resultante

    antes de

    hacer

    los clcu

    que

    es

    conveniente

    que

    aprenda

    a dibujarlos

    rpido.

    Resulta

    til

    reconocer

    que

    la componente

    -r

    de la resultante

    o

    la suma

    de

    una

    serie

    tores est dada

    por

    la

    suma

    de

    las componentes

    x de cada vector.

    Asimismo,

    la compon

    de

    la

    resultante

    es

    la

    suma

    de las componentes

    y.

    Suponga

    que quiere sumar los vecto

    B,

    Cr...

    para

    encontrar

    su

    resultante

    R.

    Se

    podra

    escribir

    R*:A,+B,+Cr*"'

    Rn:An+By+Crt"'

    La

    magnitud

    de

    la resultante

    R

    y

    su

    direccin 0

    pueden

    obtenerse

    a

    partir

    de

    la ecuaci

    El

    ejemplo

    siguiente

    ilustra el

    mtodo

    de

    las

    componentes

    de

    la

    suma de

    vectores.

    ga que

    un

    topgrafo camina

    20

    m,E;50

    m,

    N;

    40 m, O,

    y

    10

    m,

    S.

    Nuestro

    objetivo

    e

    el desplazamiento

    resultante.

    Primero,

    se

    dibuja cada

    vector

    a

    una

    escala

    aproximada

    utilizando

    el mtodo

    del

    no. De esa

    manera, a

    partir

    de la figura

    3.19

    se

    observa

    que

    la resultante

    R

    debe est

    segundo

    cuadrante.

    En este

    problema

    la obtencin

    de las

    componentes

    de cada vector es

    simple,

    ya

    que

    ca

    tor

    yace

    completamene

    sobre

    un

    eje dado as

    que

    dicha componente

    es

    cero en cada

    cas

    que

    las

    componentes

    son

    positivas

    o

    negativas,

    mientras

    que

    las

    magnitudes de

    los

    vectore

    pre

    son

    positivas.

    A

    veces

    es

    recomendable elaborar una

    tabla de componentes, como

    la ta

    donde se incluya

    para

    cada

    vector

    su

    magnitud, el ngulo de

    referencia

    y

    las componente

    Tabla

    de

    componentes

    R)

    I

    I

    I

    I

    I

    C-

    =

    r-40

    m

    R

    (a)

    Vector

    ngulo 0

    Componentex

    Componen

    B:

    C:

    D:

    20m

    50m

    40m

    l0m

    0"

    90"

    I

    80'

    270"

    A*:

    -120m

    Br: 0

    c':

    -4om

    D*: 0

    Ar:0

    Br:

    *50m

    q:0

    D:':

    -1om

    R.: >

    F,:

    -20m

    R,:

    )4,:

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    15/17

    3.12

    El

    mtodo

    de

    las

    componentes

    para

    la

    suma

    o

    adicin

    de

    vectores

    57

    Observe

    detenidamente

    en

    la figura 3.19

    la representacin

    de cada

    una de

    estas

    componentes.

    Es

    fcil

    ver

    el significado

    de

    la

    componente

    f neta

    y

    de

    la

    componente

    )'

    neta.

    La

    resultante

    ahora

    puede

    obtenerse

    a

    partir

    de

    las

    componentes

    R,

    y

    R, del

    vector

    resul-

    tante.

    R:{JR,:@

    fi

    :

    \r?oo

    -'r

    1600

    "t'

    :

    ,/2ooo

    ttf;

    R

    :

    44.7

    m

    Por tanto,

    la direccin

    puede obtenerse

    a

    partir

    de

    la funcin

    tangente.

    lR, I I +om

    ran@:

    l.1:

    l_ro,''

    :

    63.4'N

    del

    O

    (o

    :

    2.00

    16.6")

    El

    procedimiento

    que

    se

    sigui

    en

    el ejemplo

    anterior

    tambin

    puede utilizarse

    para

    resolver

    problemas ms

    generales

    que

    involucran

    vectores

    que

    no

    estn

    sobre

    ejes

    perpendiculares.

    Recuerde

    que

    las

    componentes

    se

    obtienen

    usando

    las funciones

    seno

    y

    coseno,

    y

    que

    a

    estas

    componentes

    se

    deben

    asignar signos

    algebraicos

    adecuados

    antes de

    hacer la suma.

    Recuerde

    tambin

    que

    en

    este texto

    suponemos

    que

    cada

    magnitud

    dqda

    tiene

    una

    precsin de

    tres

    ci-

    fras

    significativas

    y

    qwe

    cada ngulo

    tiene

    una

    precisn de

    la dcimct

    de

    grado ms cercana.

    de

    las comPonentes

    sumar

    vectores

    pasos

    se

    ilustran

    en el

    ejemplo

    3.9')

    1

    . Trace

    un

    polgono aproximado

    con

    los vectores,

    dibujan-

    do

    cada

    vector

    con

    longitudes

    y

    ngulos

    proporcionales'

    Indique

    1a resultante

    como

    una recta

    dibujada dede,,el,

    origen

    del

    primer vector

    a

    la

    punta

    del

    itimo

    vector.

    2.

    Encuentre

    las

    componentes

    r

    y y

    de

    cada

    vector

    usan,

    do

    la

    trigonometra

    si

    es

    necesario'

    Verlfique

    que

    los

    signos

    algebraicos

    sean

    correctos

    antes

    de

    proseguir,

    3.

    Elabore

    una

    tabla

    de

    componentes

    x

    y

    y, y

    sume alge-

    baicamente

    para

    hallar

    la

    magnitud

    y

    el signo

    de

    las

    -'

    ,

    cornponentes

    resultantes:

    R.,:Arl

    Br+C,+"'

    Rr:A.,-tBrfC,-t"'

    4ir

    Encuentre

    la

    magnitud

    y la direccin

    de

    la resultante

    a

    r

    partif de

    sus

    componentes

    perpendiculares

    R,

    Y

    Rr.

    n

    -rVnl

    +

    nl;

    tR. I

    mn: ljl

    lR- I

    A*:Acos0;

    A.,,:Asend

    de

    las componentes.

    \r[-F.tffis \1J

    w&F,ffxs$r'.il

    :es

    sogas

    estn atadas

    a

    una

    estaca,

    y

    sobre

    ella actan

    tres

    fuerzas:

    A:

    20

    N,

    E;

    B

    :

    30

    ;

    jO"

    "t O;

    y

    C:

    40

    N,

    52"

    S

    del O.

    Determine

    la

    fuerza

    resultante

    usando

    el mtodo

    td'

    g

    :,

    Plan:

    Dibujaremos

    un

    bosquejo

    aproximado

    del

    problema como

    se

    muestra

    en

    la

    flgura

    3.20.

    Las

    furzas

    se

    representan

    como

    vectores

    proporcionales

    y

    sus

    direcciones

    se

    indican

    por

    medio

    de

    ngulos

    con

    respecto

    al eje r.

    Por

    tanto,

    obtendremos

    lafuetza

    resultante

    por

    medio de

    la estrtegia

    para resolver problemas.

    Solucin:

    Los

    detalles

    del

    procedimiento

    se

    resumen

    en

    los

    pasos

    siguientes:

    1.

    Dibuje

    un

    polgono

    proporcional con

    los

    vectores,

    sumando

    las

    fuerzas

    como

    en

    la

    ngur

    :.ZOU.

    Se

    estima

    que la resultante debe

    estar

    en

    el tercer

    cuadrante.

    2.

    Elabore

    una

    tabla

    de

    las componentes

    r

    y

    )

    para

    cada vector.

    Note

    en

    la figura 3.21

    que

    los ngulos

    de

    relerencia

    @

    se

    determinan

    a

    panir

    de

    los

    ejes,r

    para

    efectos

    de trigo-

    no..t,u.

    Se

    debe

    tener

    cuidado

    al

    incluir

    el

    signo

    correcto

    de

    cada

    componente'

    Por

    ejemplo,

    8,,

    C"y

    C"

    todas

    son

    negativas.

    Los resultados

    se

    muestran

    en

    la tabla 3.6.

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    16/17

    58

    Captulo

    3

    Mediciones

    tcnicas

    y vectores

    |

    ..

    (alBosqujo.aproxinailo.

    I'

    ::

    :

    Figura.3,20

    I

    lv

    I'

    ::

    ,

    '

    A

    .

    x.

    1.

    .

    --

    -

    --

    J..#J-.

    :-=

    I

    e,=zoN

    I

    ,,=o

    (b)

    P-olgono de

    vctores

    (a)

    B

    =-30coi301

    Cl

    =.40

    c

    B'

    =.-30

    sen

    309

    '*,-

    (b)

    Figura

    3.21

    Clculc

    de

    las

    componentes

    de los

    vectores,

    ic),

    I

    Vector

    ngulo

    g*

    Cornponente.r

    Componentey

    A,= ZON

    B

    -'30

    N

    C:40N

    00

    30'

    52"

    A,:

    .*20N

    8;,:

    -( 0N)(cqs'30")

    '

    =',-26;0

    1S

    ,

    ,

    C;

    -

    -{40

    N){cos 52q)

    246N,l

    Ar:o

    ';

    B,

    =

    (30

    Nxsen

    301)

    :15.0N

    e,

    =

    -(4QN)(sen52

    :.

    +'31,5

    N

    -l------*-:--_--

    'Q.a'A_coq

    2o

    &=x4*-30.6N

    ftr,*

    I

    {:*

    :-1'6;5r

  • 7/25/2019 laboratorio-no-1-de-fc3adsica.pdf

    17/17

    3.13

    Notacin de vectores unitarios

    (opcional)

    3;

    Surne

    las

    cmpo rytsrx,paryoltgflg{

    &r:',Rr-.'Ar

    *,8,

    *

    C;

    &:20'0N

    -

    26.0N

    -

    24.6N;

    &:

    -30.6N

    4.

    Sume

    las

    componentes

    y

    para

    obtener

    Rr'

    R,

    :

    Ay

    +

    By

    +

    C"

    Rr:0N

    +

    15.0N

    -

    31.5N;

    Rr:

    -16.5

    N

    :

    ,

    :

    '

    Una

    fi

    ,*a

    indopen-rliente

    (vase

    la

    figura3,??),a

    rnenudo

    es

    til

    e

    e clctrl.o

    de

    lalmag-

    nitud

    y

    la

    direccin de

    la fuerza resultante.

    59

    :,,ffiTft+

    ft

    ,=

    'J{.S,

    lr{

    :

    a

    -

    nuacllrtrla

    {tr.1c|on

    s:,ryenTlty

    apatir

    de la

    direecin

    tange+f1

    lR"l l-re.sNl

    tans:

    ldl

    :l-ffil

    :os:o

    *

    28.3'S

    detr

    O

    o

    180'

    -

    28.3"

    :208.3"

    Fo Consguiente,

    t4

    fuereqresultante

    es

    34:8

    N

    a 2Q8,3",

    Fi$tr*e22

    f

    -30.6

    N)?

    +

    1;16.5

    N)2;

    ry

    Notacin de

    veqtores untarios

    (opcional)

    Una herramienta

    til

    para

    muchas aplicaciones de

    vectores

    es

    la

    especificacin

    de

    la

    direccin

    por

    medio de

    unvector

    unitario.

    Este

    mtodo

    separa

    claramente

    la magnitud de un vector

    de

    su

    direccin.

    Vector unitario: Un

    vector sin dimensiones

    cuya magnitud es exactamente

    1

    y

    cuya direccin est dada

    por definicin.

    Los

    smbolos

    i,

    j,

    k

    se

    usan

    para

    describir

    vectores

    unitarios

    en

    las

    direcciones

    x,

    y

    y

    zpo-

    sitivas, como

    se

    indica

    en

    la

    figura

    3.23.Por

    ejemplo, un

    desplazamiento

    de

    40 m,

    E

    podra

    expresarse

    simplemente

    como

    *40

    i,

    y

    un

    desplazamiento

    de

    40 m, O

    podra

    darse como

    -40

    i.

    Por

    conveniencia,

    las unidades

    generalmente

    se

    omiten cuando se

    usa

    la

    notacin

    i,

    j.

    Estudie

    cada

    ejemplo

    de

    la figura

    3.23

    hasta

    que

    comprenda el

    significado

    y

    uso de los

    vectores

    unitarios.

    Considere

    el vector

    A

    de la fi,gwa3.24

    que

    se ubica sobre

    el

    plano

    xy

    y

    tiene

    componen-

    tes

    A"

    y

    An.

    Podemos representar

    las

    componentes

    r

    y

    y

    del vector

    A

    usando

    los

    productos

    de

    sus

    magnitudes

    y

    el vector

    unitario adecuado.

    Por tanto, el

    vector

    A

    se

    puede

    expresar

    en 1o

    que

    llamamos notacin de vectores

    unitarios:

    A:A"ifA,j