Math Problem Statement

Halle el vector suma o vector resultante, de los cuatro vectores mostrados en la figura.

Halle el vector suma o vector resultante, de los cuatro vectores mostrados en la figura.

Solution

Para hallar el vector resultante de los cuatro vectores mostrados en la figura, necesitamos descomponer cada uno de los vectores en sus componentes xx (horizontal) y yy (vertical), y luego sumar las componentes respectivas. Los vectores son los siguientes:

  • A=20uA = 20 \, \text{u} con un ángulo de 3737^\circ respecto al eje xx.
  • B=15uB = 15 \, \text{u} con un ángulo de 2525^\circ por encima del eje negativo xx.
  • C=30uC = 30 \, \text{u} con un ángulo de 2929^\circ debajo del eje negativo xx.
  • D=7uD = 7 \, \text{u} con un ángulo de 9090^\circ respecto al eje xx (es un vector completamente vertical en la dirección negativa yy).

Paso 1: Descomposición en componentes

Las componentes de un vector V\vec{V} de magnitud VV y ángulo θ\theta se calculan de la siguiente manera:

  • Componente en xx: Vx=Vcos(θ)V_x = V \cdot \cos(\theta)
  • Componente en yy: Vy=Vsin(θ)V_y = V \cdot \sin(\theta)

Empecemos con los cuatro vectores:

Vector AA:

Ax=20cos(37),Ay=20sin(37)A_x = 20 \cdot \cos(37^\circ), \quad A_y = 20 \cdot \sin(37^\circ)

Vector BB:

Este vector está en la parte superior izquierda, así que las componentes serán negativas en xx y positivas en yy: Bx=15cos(25),By=15sin(25)B_x = -15 \cdot \cos(25^\circ), \quad B_y = 15 \cdot \sin(25^\circ)

Vector CC:

Este vector está en la parte inferior izquierda, así que ambas componentes serán negativas: Cx=30cos(29),Cy=30sin(29)C_x = -30 \cdot \cos(29^\circ), \quad C_y = -30 \cdot \sin(29^\circ)

Vector DD:

Este vector es completamente vertical hacia abajo (negativa en yy) y no tiene componente en xx: Dx=0,Dy=7D_x = 0, \quad D_y = -7

Paso 2: Sumar las componentes

Después de calcular las componentes de cada vector, sumamos todas las componentes en xx y todas las componentes en yy.

Voy a calcular las componentes y el vector resultante.Las componentes del vector resultante son las siguientes:

  • Componente en xx: 23.86u-23.86 \, \text{u}
  • Componente en yy: 3.17u-3.17 \, \text{u}

La magnitud del vector resultante es 24.07u24.07 \, \text{u}, y su ángulo con respecto al eje xx es aproximadamente 172.44-172.44^\circ. Esto significa que el vector resultante está en el tercer cuadrante, casi alineado con el eje negativo xx.

¿Te gustaría más detalles o alguna aclaración?

Preguntas relacionadas:

  1. ¿Cómo se pueden calcular las componentes de un vector en tres dimensiones?
  2. ¿Qué ocurre si el ángulo de un vector está en radianes en lugar de grados?
  3. ¿Cómo afecta la suma de vectores a la trayectoria resultante en un sistema de fuerzas?
  4. ¿Cómo cambiaría el resultado si uno de los vectores cambiara de dirección?
  5. ¿Qué representa físicamente el ángulo del vector resultante en un sistema de fuerzas?

Tip:

Al descomponer vectores, asegúrate de usar el signo adecuado para las componentes dependiendo del cuadrante en el que se encuentra el vector.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Addition
Trigonometry
Decomposition of Vectors

Formulas

V_x = V * cos(θ)
V_y = V * sin(θ)
Resultant Magnitude = √(R_x^2 + R_y^2)
Resultant Angle = arctan(R_y / R_x)

Theorems

Pythagorean Theorem
Trigonometric Identities

Suitable Grade Level

Grades 10-12