CANTIDADES VECTORIALES: VECTORES

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Alberto Robles Roldán
hace 8 años
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1 INSTITUION EDUTIV L PRESENTION NOMRE LUMN: RE : MTEMÁTIS SIGNTUR: GEOMETRÍ DOENTE: JOSÉ IGNIO DE JESÚS FRNO RESTREPO TIPO DE GUI: ONEPTUL - EJERITION PERIODO GRDO FEH DURION 3 11 JUNIO 3 DE UNIDDES INDIDORES DE DESEMPEÑO Identfca las característcas analítcas de los vectores, para realzar las operacones báscas entre ellos. Realza el producto punto y vectoral entre vectores, aplcándolos en el cálculo de algunos parámetros. Resuelve problemas en dferentes contextos, para hacer uso de los vectores y sus propedades. Desarrolla las actvdades de la guía oportunamente. Respeta la opnón y el trabao de sus compañeras NTIDDES VETORILES: VETORES en sabes que todo lo que sea susceptble de ser meddo se denomna magntud y se clasfca dentro de dos grupos: magntudes ó cantdades escalares y magntudes ó cantdades vectorales. En tu curso de físca 1 (grado 10º) pudste reconocer la dferenca entre cada una de ellas, pero de todas maneras hagamos un pequeño recorders de ello. antdades escalares: Son aquellas cantdades físcas que quedan completamente determnadas cuando se conoce su magntud (valor numérco) y su respectva undad de medda. La forma de operarlas está de acuerdo con las reglas elementales del álgebra. Son eemplos de cantdades escalares: El área, el volumen, la temperatura, el tempo, la masa, la densdad, la carga eléctrca, la energía, el trabao, el espaco, la rapdez (magntud de la velocdad), la corrente eléctrca, el calor, la longtud (largo, ancho, alto), la potenca, la densdad, entre otras. antdades vectorales: Son aquellas cantdades físcas que para quedar completamente determnadas además de su magntud y de su undad de medda necestan de una dreccón y de un sentdo en el espaco. La forma de operarlas ya no es algebracamente como las escalares, sno que su tratamento se realza por medo de vectores los cuales se analzarán en la presente guía. Son eemplos de cantdades físcas vectorales: La fuerza, la presón, la velocdad, la aceleracón, el desplazamento, el peso, el torque, la cantdad de movmento, el mpulso, el momento, entre otras. Estas cantdades vectorales como dmos anterormente se representan por medo de una flecha que recbe el nombre de vector. Entramos ahora s en la presente guía a realzar el estudo de las cantdades vectorales que son de gran aplcabldad en el estudo de efectos electromagnétcos, aeronáutca, mecánca, entre otros. Para su estudo abordaremos los vectores en el plano y en el espaco, veremos los conceptos báscos que nos permtrán defnr las operacones báscas entre ellos y algunas de sus aplcacones. delante! pues con el estudo del campo vectoral. 1

2 ONEPTOS ÁSIOS: VETOR: Un vector es un segmento drgdo de recta con orgen o punto de aplcacón o cola y con cabeza o punto termnal; un vector se representa por medo de una flecha y se acostumbra a nombrarlo con letras mayúsculas (que puede ser en negrlla o con una flechta encma de la letra). sí por eemplo hablamos del vector o del vector. - Elementos de un vector: Un vector tene magntud, dreccón y sentdo. Magntud: Es el valor numérco o medda del vector. Se denomna tambén módulo. Dreccón: La da la recta que contene al vector y está determnada por el ángulo que forma el vector con el ee horzontal a la derecha de éste. El sentdo: Lo ndca la flecha. Puede ser norte (N), sur (S), este (E), oeste (O), sureste (SE), suroeste (SO), noreste (NE) o noroeste (NO). Ten en cuenta que cuando te ubcas en un plano, el norte te queda arrba, el sur abao, el este a la derecha y el oeste a la zquerda. sí por eemplo, en el dagrama mostrado se tene que: Vector: Magntud: 3 undades 120º Dreccón: 120º Sentdo: Noroeste. REUERD nuevamente: La dreccón de un vector es el ángulo que forma el vector con el ee horzontal a la derecha de dcho vector. - Ubcacón de vectores en el plano cartesano: Para ubcar vectores en el plano es necesaro conocer sus tres elementos. demás es necesaro tener en cuenta que s nos dcen: ubcar en el plano cartesano el vector = 4 undades, 60º S0, sgnfca que es un vector cuya magntud es 4 undades y que a partr del orgen trazamos un vector de 4 undades haca el Sur del Oeste, es decr, nos drgmos haca el Oeste y luego lo desvamos 60º haca el Sur. Por lo tanto el vector ubcado en el plano cartesano es: Y 60º X Observa que la dreccón del vector anteror es 240º. Por qué? Nota mportante: uando nos dgan 60º SO es lo msmo que s nos desen O 60º S. 2

3 M profesor en clase ubcará los sguentes vectores en el plano e ndcará la dreccón de ellos en los casos que no se conozca. sí que presta mucha atencón a las observacones que hará. a. = 7u; S 30º O e. E = 2 cm; SE. I = 4u; dreccón 270º b. = 2u; 30º NE f. F = 3 cm; E 60º N c. = 4u; O 20º N g. G =1 cm; O 10º S d. D = 1u; E h. H = 3 cm; dreccón 330º Ubco cada uno de los sguentes vectores en el plano (de a cuatro en un msmo plano) e ndca la dreccón de ellos. a. = 2u ; O 30º S f. F = 3 cm; NO b. = 1u ; 30º SE g. G = 3 cm; O 60º N c. = 4u; E 20º S h. H = 5 cm; S 10º E d. D = 1u; O. I = 3 cm; dreccón 210º e. E = 4u; dreccón 180º. J = 2 cm; dreccón 90º Fu capaz!. por fn logré alcanzarla VETOR EN POSIIÓN NORML Ó NÓNI: Un vector está en poscón normal ó canónca cuando ubcado en el plano cartesano su cola concde con el orgen de coordenadas y su cabeza está en cualquera de los cuadrantes ó en cualquera de los semees. todo punto en el plano cartesano le corresponde un vector en poscón canónca de tal manera que su cola (ó punto ncal del vector) sempre será el orgen del plano y su cabeza (ó punto fnal del vector) estará en el punto dado. VETOR UNITRIO: Es aquél vector cuya magntud, norma ó medda es gual a 1. VETORES DIREIONLES UNITRIOS EN DIREIÓN DE LOS EJES OORDENDOS DEL PLNO RTESINO: En el plano cartesano al punto (1, 0) se le asgna un vector untaro en poscón canónca (en la dreccón postva del ee x) que llamamos y al punto (0, 1) se le asgna un vector untaro en poscón canónca (en la dreccón postva del ee y) que llamamos ; por lo tanto podemos conclur y tener presente que: * En el plano: = (1, 0) ; - = (-1, 0) ; = (0, 1) ; - = (0, -1) * En el espaco: = (1, 0, 0) ; - = (-1, 0, 0) ; = (0, 1, 0) ; - = (0, -1, 0) k = (0, 0, 1) ; - k = (0, 0, -1) 3

4 REPRESENTIÓN DE UN VETOR EN POSIIÓN NÓNI: omo hemos dcho a todo punto en el plano (ó en el espaco) se le asoca un vector en poscón canónca; por lo tanto un vector en el plano (ó en el espaco) se puede representar ó expresar por medo de un punto ó por medo de sus componentes rectangulares en funcón de los vectores untaros, y k. Por eemplo: Sea el punto en el plano (a, b), a dcho punto le podemos asocar un vector en poscón canónca (dgamos el vector ), por lo tanto a dcho vector lo podemos expresar así: = (a, b) ó = a + b S el punto está en el espaco, dgamos el punto (a, b, c), le podemos asocar el vector Por eemplo y tendríamos que: = (a, b, c) ó = a + b + c k. OMPONENTES RETNGULRES DE UN VETOR EN EL PLNO: S tomamos el vector = (a, b) en el plano cartesano, las coordenadas a y b del punto recben el nombre de componentes rectangulares del vector a lo largo del ee X y del ee Y respectvamente y se escrben así: x = a y y = b. hora ben, s conocemos la magntud ó medda del vector y su dreccón (ángulo que forma el vector con el ee x a la derecha de éste), sus componentes rectangulares serán: x = cos y y = bsen, donde es la magntud del vector y su dreccón. EN GENERL gráfcamente: (a, b) X Y y tenemos que: = (a, b) ó = a + b ó = cos + sen MGNITUD, NORM Ö MÖDULO DE UN VETOR: Se defne la magntud, norma ó módulo de un vector como la medda de dcho vector. S tenemos por eemplo al vector = a + b en el plano, la magntud, norma ó módulo de dcho vector (notada ) se calcula así: = 2 2 a b S el vector está en el espaco como por eemplo: ó = a + b + c k, entonces tenemos que: = a b c 4

5 OPERIONES ÁSIS ENTRE VETORES (Parte I): Suma y/o resta (analítcamente): Para sumar y/o restar vectores analítcamente, se suman y/o restan las componentes en las msmas dreccones respectvamente (como s fuesen térmnos semeantes), así: Sean los vectores: = a + b + c k y = d + e + f k, entonces: + = (a + d) - = (a - d) + (b + e) + (c + f) k + (b - e) + (c - f) k NOT IMPORTNTE: S nos dan los vectores en poscón canónca y conocemos sus magntudes y dreccones, para hallar su suma y/o resta es necesaro prmero hallar sus componentes rectangulares y luego realzar las operacones peddas. Producto de un escalar (número) por un vector: Para realzar la multplcacón de un escalar por un vector se multplca cada una de las componentes de dcho vector por el escalar, así por eemplo: Sean: un escalar (número dado) y el vector = d = d + e + f k + e + f k, tenemos que: para poder entender la solucón de los sguentes eerccos que encuentra m profesor en la clase: 1. PORTE DEL PROFESOR.... Dados los vectores: = 3 Determno: k, = k y = k, Hallo un vector tal que: = 10. Tres vectores tenen magntudes de 9 m, 20 m y 7 m respectvamente y sus dreccones son 60º,135º y 30º respectvamente; los ubco en el plano cartesano y determno: S P Q D P, R Q 3 P 2 Q y D R 5

6 2. OTRO DE MIS VLIOSOS PORTES EXTRLSE: No Karen, no nsstas, hoy no saldré porque me ré pronto para m casta a hacer esta actvdad. Del texto certos matemátcos 10º que encuentro en el bblobanco desarrollo de la pág. 236 los eerccos 1a, c ; 2 a, b, d y f; 3, 4 y 5.. Dados los vectores: M= - 8 determno: k, D = 11-4 y F = M + 3 D - 2 F 2. Será alguno de estos vectores untaros?, por qué?. 3. Determno un vector Q tal que: - 2 D = 3 Q - 5 M + 4. Verfco que el vector: es untaro. D D F - 15 k,. Dado cada uno de los sguentes sstemas de vectores, halla en cada caso la magntud del vector resultante, su dreccón y ubícalo en el plano cartesano. 1. Y 2. Y = 3 T = 1 65º Q = 1 20º = 2 30º X 70º 40º R = 1 S = 1 35º = 4 D = 1 X 6

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