Arribando a la concreción II. Títulos en inglés, alemán y español
Ejercicios resueltos-vectores-2016
1. DEPARTAMENTO DE FISICA DOCENTE: ING. JOEL PACO S.
TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 0
2.12. PROBLEMAS RESUELTOS
2.12.1. Del siguiente grupo de vectores Hallar si |A⃗⃗ | = 10 m , |B⃗⃗ | = 20 m, |C⃗ | = 5 m, |D⃗⃗ | = 22 m, α = 40°, φ =
75°, θ = 35° Hallar: a) σR−D b) RC−C
Solución:
21,712288,68-90288,68
,3884
11,020-
Rx
Ry
tg
resultantevectordeldireccionlacalcularparangentefuncion talaAplicando
m11,861R11,020-,3884RyRxR
:PitagorasdeteoremaelAplicando
m11,020-Rym,3884Rx
75sen5-35sen2240sen10Ry2075cos540cos1053cos22Rx
Cy-DyAyRyB-Cx-AxDxRx
RyCy-DyAyRxB-Cx-AxDx
RyVRxV
YejeyXejeelenevectoresdesumatoriaAplicando
2222
YX
a) Calculo del ángulo entre la resultante y el vector D ( σR−D )
b) Calculo de la componente de la resultante encima del eje formado por el vector C
Datos
A = 10 m
α = 40°
B = 20 m
C = 5 m
φ = 75°
D = 22 m
θ = 35°
𝑨⃗⃗
𝛼
𝑪⃗⃗
𝜑
𝑫⃗⃗
𝜃
𝑩⃗⃗
𝑨⃗⃗
𝑩 𝛼
𝑪⃗⃗
𝜑
𝑫⃗⃗
𝜃
AxCx
Cy
Dx
Ay
Dy
R
Ǿ
Ry
Rx
β
𝑫⃗⃗
𝜽
β
δ
𝑹⃗⃗
288,33
712,215390
90
90
𝑪
𝑹⃗⃗
𝜑
15°°
𝛽
𝑪
𝑹 𝑪−𝑪
834,8
)712,2115cos(020,11
)15cos(
mR
R
RR
CC
CC
CC
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2.12.2. Tres vectores de |A⃗⃗ | = 100 m, |B⃗⃗ | = 75 m y |C⃗ | = 165 m, tienen como resultante |R⃗⃗ | qué forma 315° con el
vector B⃗⃗ , asimismo el vector B y C forman un ángulo de 250°. (Nota: los ángulos se miden en sentido contrario
de las agujas del reloj). Hallar: a) El ángulo que forma el vector A⃗⃗ con la resultante R⃗⃗ , b) La componente del
vector R⃗⃗ sobre el eje formado por el vector A-A.
Solución:
813,298627,02sen11,86272sen3648,1sencos21
100
7570cos16570sen165
sensencos2cos
BCxCy
sencos
BCxCysenAcosA
BCxCyAyAx
CyAyxAx
RyRx
2Ec.RyCyAy1Ec.RxxAx
RyVRxV
YejeyXejeelenevectoresdesumatoriaAplicando
2
2
22
2
2
YX
A
CB
CB
a) El ángulo que forma el vector A⃗⃗ con la resultante R⃗⃗
b) La componente del vector R⃗⃗ sobre el eje formado por el vector A-A.
Datos
A = 100 u
B = 75 u
C = 165 u
θ = 70°
R=
σ = 45°
Axθ
α
Cx
Ay
B
C
A
Cy
R
σ
Ry
Rx
B
α
A
θ
C
813,74
813,2945
024,39
)813,74cos(962,148
)cos(
RcomponenteladeCalculo
m962,481R
70cos16575813,29cos10045cosR
xAxRx
1Ec.De
A-A
mR
R
RR
CB
AA
AA
AA
R
α
Ǿ
A
σ
R
Ǿ
A
A
RA-A
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TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 2
2.12.3. Tres vectores situados en un plano tienen de |A⃗⃗ | = 22 m, |B⃗⃗ | = 35 m y |C⃗ | = 15 m de magnitud. El primero y
el segundo forman un ángulo de β=80º mientras que el segundo y el tercero forman un ángulo de θ =130º.a)
Encontrar la magnitud del vector |L⃗ |que es el doble de la resultante y su dirección respecto del menor de los
vectores. b) Encontrar la magnitud del vector dado por F⃗ = −2 ∙ A⃗⃗ + 3 ∙ R⃗⃗ (todos los ángulos se miden en
sentido anti horario).
Solución:
a) Encontrar la magnitud del vector |L⃗ |que es el doble de la resultante y su dirección respecto del menor de los vectores.
b) Encontrar la magnitud del vector dado por F⃗ = −2 ∙ A⃗⃗ + 3 ∙ R⃗⃗
Datos
A = 22 m
B = 35 m
C = 15 m
𝛽 = 80°
θ = 30°
22,149
224,299030
CyLentreangulodelCalculo
m91,80
776,60cos222901,3032222901,303
cos23223
cosenosdeteoremaelAplicando
22
222
F
F
ARARF
𝑨⃗⃗
θ
𝑪⃗⃗
𝑩⃗⃗
𝛽 Bx
θ
Cx
By
C
B
Cy
Aβ
776,60
90224,29180
180
180
29,224776,601,787
087,15
26,968
Dx
Dy
)tan(
vectordeldireccionladeCalculo
m901,30R26,968087,15RyRx
vectordelmodulodelCalculo
m26,968Rym087,15Rx
30518035Ry30cos1580cos3522Rx
RyByRxCx
RyVRxV
YejeyXejeelenevectoresdesumatoriaAplicando
2222
YX
R
R
R
sensen
CyBxA
R
Ǿ
𝑪⃗⃗
βφ
θ
𝑳⃗⃗
Ǿ
α
α
mL
L
RL
80,61
901,302
2
LvectordelmodulodelCalculo
β
δ
𝟑 ∙ 𝑹⃗⃗
−𝟐 ∙ 𝑨⃗⃗
𝜶
∅
𝟑 ∙ 𝑹⃗⃗
−𝟐 ∙ 𝑨⃗⃗
𝑭⃗⃗
∅
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2.12.4. Cuatro vectores de |A⃗⃗ | = 50 u, |B⃗⃗ | = 75 u, |C⃗ | = 90 u y D⃗⃗ tienen como resultante |R⃗⃗ | = 50 u y se encuentra
en el tercer cuadrante formando un ángulo de 25° con la vertical , α = 40°, φ = 35°, θ = 75°. Hallar: a) El
ángulo que forma el vector D⃗⃗ con la resultante R⃗⃗ b) El modulo y dirección del vector R1
⃗⃗⃗⃗ = 3 ∙ D⃗⃗ +C⃗
Solución:
a) El ángulo que forma el vector D⃗⃗ con la resultante R⃗⃗
b) El modulo del vector R1
⃗⃗⃗⃗ = 3 ∙ D⃗⃗ +C⃗ y el ángulo que forma el vector R1 con el vector C
Datos
A = 50 u
B = 75 u
C = 90 u
α = 40°
𝜑 = 35°
θ = 70°
R= 50 u
σ = 65°
Dx
θ
Cx
Dy
B
C
D
Cy
R
σ
Ry
Rx
B
α
𝑫⃗⃗
θ
𝑪⃗⃗
948,139
948,7465
745,2254,6770
254,67
96,994
917,153052,35sen
sen
R
D3sen
sen
R
sen
D3
sen
senoslosdeteoremaelAplicando
994,96
052,35cos90917,513290917,513
cos323
cosenosdeteoremaelAplicando
11
11
1
22
1
222
1
CRCR
uR
R
CDCDR
𝑩⃗⃗
𝜑
By
Bx
α
𝜑
β
𝑨⃗⃗ A Ay
Ax β
R
βǾ
D
σ
052,35
948,7470180
180
180
948,74-3,718
483,13
50,136
Dx
Dy
)tan(
vectordeldireccionladeCalculo
917,51D50,136483,13DyDxD
vectordelmodulodelCalculo
u50,136Dyu483,13Dx
6550709040503575Dy65cos5070cos9040cos5035cos75Dx
RyCyAyDyRxCxxBx
RyCyAyDyRxCxxBx
RyVRxV
YejeyXejeelenevectoresdesumatoriaAplicando
2222
YX
D
u
D
sensensensen
ByADx
ByADx
γ
δ
3.𝑫⃗⃗
𝑪⃗⃗
R1
⃗⃗⃗⃗
R1
C
β
γ
D
θδ
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2.12.5. Dado los siguientes vectores en el espacio B⃗⃗ = (5,4,3) y F⃗ = (2,3, −4) : a) realizar los gráficos, b) hallar los
vectores unitarios B̂ y F̂ c) Hallar los cosenos directores de los vectores B⃗⃗ y F⃗
a) realizar los gráficos
B⃗⃗ = (5,4,3) F⃗ = (2,3, −4)
b) hallar los vectores unitarios B̂ y F̂
c) Hallar los cosenos directores de los vectores B⃗⃗ y F⃗
B⃗⃗ = (5,4,3) F⃗ = (2,3, −4)
Bx= 5
By= 4
Bz= 3
𝐵⃗
𝛼
𝜃
𝛽
Fx= 2
Fy= 3
Fz=- 4
𝐹
∅
𝛿
𝜑
kji
kji
u
BzByBx
ˆ4243,0ˆ5657,0ˆ7071,0b
071,7
ˆ3ˆ4ˆ5
B
B
b
bunitariovectordelCalculo
071,7B
345B
B
BdemodulodelCalculo
222
222
kji
kji
u
FzFyFxF
ˆ743,0ˆ557,0ˆ371,0fˆ
385,5
ˆ4ˆ3ˆ2
F
F
fˆ
fˆunitariovectordelCalculo
385,5F
432F
FdemodulodelCalculo
222
222
89,644243,0
071,7
3
B
cos
55,555657,0
071,7
4
B
cos
0,457071,0
071,7
5
B
cos
Bz
By
Bx
01,42743,0
385,5
4
F
cos
15,56557,0
385,5
3
F
cos
22,68371,0
385,5
2
F
cos
Fz
Fy
Fx
6. DEPARTAMENTO DE FISICA DOCENTE: ING. JOEL PACO S.
TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 5
2.12.6. Dado los vectores A⃗⃗ = (2,5, −3) y C⃗ = (−3,4,4), a) Graficar los vectores b) Hallar el ángulo que forman los
vectores A⃗⃗ y C⃗ en forma escalar , c) Hallar el ángulo que forman los vectores A⃗⃗ y C⃗ en forma vectorial
a) Grafico de los vectores A⃗⃗ y C⃗
b) Hallar el ángulo que forman los vectores A⃗⃗ y C⃗ en forma escalar
c) Hallar el ángulo que forman los vectores A⃗⃗ y C⃗ en forma vectorial
𝐴
∅
𝐶
𝑥
𝑦
𝑧
1,870,0507
4031,61644,6
2
CA
CA
coscosCACA
2CA43-453-24,4,32,5,-3CA
4031,6443C
1644,6A352A
2
222222
222222
u
uCCzCyCx
uAzAyAx
1,870,9987
4031,61644,6
4208,39
CA
CxA
CACxA
4208,39CxA
23132CxA
ˆ23ˆ1ˆ32CxA
ˆ)5()3()4(2ˆ)3()3()4(2)3()4()4()5(
443
352
ˆˆ
CxA
2
222
sensen
u
kji
kji
kji
7. DEPARTAMENTO DE FISICA DOCENTE: ING. JOEL PACO S.
TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 6
2.12.7. Si la superficie de un terreno tiene forma de un paralelogramo y está definido por dos vectores A(5,-3,3) km y
B( 6,3,-2) km. a) Graficar la forma del terreno, b) Hallar el área del terreno en forma vectorial, c) Hallar los
ángulos internos del terreno.
a) Graficar la forma del terreno
b) Hallar el área del terreno en forma vectorial
c) Hallar los ángulos internos del terreno.
06,109
2
94,702360
2
2360
36022
angulodel
94,709452,0
557,67
382,43
AB
AB
ABAB
7B236B
557,6A335A
222222
222222
Calculo
x
sensenx
kmBzByBx
kmAzAyAx
𝐵⃗
∅
𝐴
𝑥
𝑦
𝑧
∅
𝛼
𝛼
2
2
222
382,43
382,43AxB
33283AxB
ˆ33ˆ28ˆ3AxB
ˆ)3()5()3(6ˆ)2()5()3(6)2()3()3()3(
335
236
ˆˆ
AxB
kmArea
km
kji
kji
kji
8. DEPARTAMENTO DE FISICA DOCENTE: ING. JOEL PACO S.
TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 7
2.12.8. Dado los vectores A⃗⃗ y B⃗⃗ mostrados en la figura en donde |A⃗⃗ | = 30 m y |B⃗⃗ | = 50 m. Hallar : a) El producto
escalar A⃗⃗ oB⃗⃗ , b) Hallar el ángulo que forman A⃗⃗ y B⃗⃗ en forma vectorial.
a) El producto escalar A⃗⃗ xB⃗⃗
b) Hallar el ángulo que forman A⃗⃗ y B⃗⃗ en forma vectorial.
8
m6
m
3
m
𝑨⃗⃗
𝑩⃗⃗
Y
X
Z
kjik,j,i-,b
k,j,i-,bk,j,i-,
kji
F
F
mFFzFyFxF
FHNFNFH
736,28368,1438,314B57470287407663050ˆBB
574702874076630ˆ574702874076630
10,440
638
fˆ
440,10638
)6,3,8()0,3,0()6,0,8(
obtienesegraficoDel
222222
𝑯⃗⃗⃗
𝑭⃗⃗
𝑵⃗⃗
𝒇̂
2
222222
57,1231AB
)82,26(736,28)41,13()368,14(038,314)(AB
82,2641,130736,28368,1438,314AB
escalarproductodelCalculo
82,2641,130A89404470030ˆAA
894044700ˆ894044700
6,708
630
ˆ
708,6630
)6,3,0()6,0,8()0,3,8(
obtienesegraficoDel
m
kjikji
kjik,j,ia
k,j,iak,j,i
kji
S
S
s
mSSzSySxS
SNCSCSN
𝑪⃗⃗
𝑺⃗⃗
𝑵⃗⃗
𝒔̂
81,340,8210
3050
57,1231
A
A
coscos
B
B
ABAB
9. DEPARTAMENTO DE FISICA DOCENTE: ING. JOEL PACO S.
TEXTO DE FISICA I - CIV 121 GESTION 2016 Pag. 8
2.12.9. Dado los vectores A⃗⃗ y B⃗⃗ mostrados en la figura en donde |A⃗⃗ | = 10 m y |B⃗⃗ | = 20 m. Hallar :a) Hallar el
producto vectorial A⃗⃗ xB⃗⃗ , b) Hallar la componente del vector A⃗⃗ sobre eje formado por el vector B-B
a) Hallar el producto vectorial A⃗⃗ xB⃗⃗
b) Hallar la componente del vector A⃗⃗ sobre eje formado por el vector B-B
5
m8
m
2
m
𝑨⃗⃗
𝑩⃗⃗
Y
X
Z
kjikj,i-,b
kj,i-,bkj,i-,
kji
F
F
mFFzFyFxF
FHNFNFH
0428,718,57B0371409285020ˆBB
03714092850ˆ03714092850
385,5
025
fˆ
385,5025
)0,2,5()8,2,0()8,0,5(
obtienesegraficoDel
222222
kjik,j,ia
k,j,iak,j,i
kji
S
S
s
mSSzSySxS
SNCSCSN
702,9425,20A9702024250010ˆAA
97020242500ˆ97020242500
8,246
820
ˆ
246,8820
)8,2,0()8,0,5()0,2,5(
obtienesegraficoDel
222222
𝑪⃗⃗
𝑺⃗⃗
𝑵⃗⃗
𝒔̂
mA
AA
kjikji
B
B
ABAB
BB
BB
901,0
83,84cos10cos
83,84
0,0901
1020
702,9425,200428,718,57
cos
A
A
coscos
𝑯⃗⃗⃗
𝑭⃗⃗
𝑵⃗⃗
𝒇̂
kji
kji
kji
ˆ032,45ˆ166,180ˆ066,73BxA
ˆ)425,2()57,18()4,7(0ˆ),7029()57,18()0(0),7029()428,7()0()4,2(
0428,757,18
,7029425,20
ˆˆ
BxA