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Mo. Carlos Goñy Ameri
TEMA 03
 VECTORES UNITARIOS
 DESCOMPOSICIÓN DE VECTORES
 COSENOS DIRECTORES
𝒙
𝒚
𝑷
𝑸
Análisis Vectorial
𝑨 = 𝑸 − 𝑷
𝑨
𝑸 = 𝑷+𝑨
𝑨 = 𝑷𝑸
𝑷 𝟏, 𝑷 𝟐
𝑸 𝟏, 𝑸 𝟐
VECTOR UNITARIO
En el diagrama se observa un vector 𝑨 ; si en la misma dirección de 𝑨 trazamos
otro vector 𝒖 𝑨 de módulo igual a la unidad diremos que 𝒖 𝑨 es el vector unitario 𝑨.
𝐴
𝒖 𝑨
𝐴
𝒖 𝑨 =
𝑨
𝑨
Vector unitario se define:
𝒙
𝒚
Donde el vertor unitario 𝒖 𝑨 tiene la misma
Dirección del vector 𝑨 y su módulo es 1.
𝒖 𝑨 = 𝟏
Ejemplo: En el punto inicial de un vector P(2,2) y el punto final Q(6,5). Hallar
el vector unitario 𝐏𝐐.
𝒖 𝑷𝑸
𝒖 𝑷𝑸 =
𝑷𝑸
𝑷𝑸
𝒙
𝒚
𝟐
𝟐
𝟓
𝟔
P(2,2)
Q(6,5)
Hallando el vector : 𝐏𝐐
𝐏𝐐 = 𝐐 − 𝐏
𝐏𝐐 = 𝟔, 𝟓 − (𝟐, 𝟐)
𝐏𝐐 = (𝟒, 𝟑)
𝑷𝑸 = 𝟒 𝟐 + 𝟑 𝟐 = 𝟓
=
(𝟒, 𝟑)
𝟓
∴ 𝒖 𝑷𝑸=
4
5
,
3
5
DESCOMPOSICION DE VECTORES EN
COORDENADAS CARTESIANAS.
En diagrama muestra tres fuerzas coplanares concurrentes, calcule el módulo de la fuerza
resultante y su vector unitario.
𝐮 𝐑 =
𝐑
𝐑
=
(𝟏, 𝟔)
𝟑𝟕
=
𝟏
𝟑𝟕
,
𝟔
𝟑𝟕
𝒙
= 𝟖 − 𝟑 − 𝟒 = 𝟏
𝒚
= 𝟔 + 𝟒 − 𝟒 = 𝟔
𝐑 = (𝟏, 𝟔)
𝐑 = 𝟏 𝟐 + 𝟔 𝟐
𝐑 = 𝟑𝟕
𝟖
𝟔𝟒
𝟑
𝟒
𝟒
𝒙
𝒚
𝒛
𝜶
𝜸
𝜷
𝑨
𝑨 𝒙
𝑨 𝒛
𝑨 𝒚
COSENOS DIRECTORES
𝑨 𝒙
𝑨
𝜶
𝑨 𝒙
𝑪𝑶𝑺𝜶 =
𝑨 𝑥
𝑨
∴ 𝑨 𝒙= 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶
𝑨 𝒚
𝑨 𝒚
𝑨
𝜷
𝑪𝑶𝑺𝜷 =
𝑨 𝑦
𝑨
∴ 𝑨 𝒚 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷
𝑨 𝒛
𝑨 𝒛
𝑨
𝜸
𝑪𝑶𝑺𝜸 =
𝑨 𝒛
𝑨
∴ 𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸
𝑨 𝒙 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶
𝑨 𝒚 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷
𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸
𝑨 = (𝑨 𝒙 , 𝑨 𝒚, 𝑨 𝒛)
𝑪𝑶𝑺𝜶 =
𝑨 𝒙
𝑨
𝑪𝑶𝑺𝜷 =
𝑨 𝒚
𝑨
𝑪𝑶𝑺𝜸 =
𝑨 𝒛
𝑨
𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 =
𝑨 𝒙
𝑨
2
+
𝑨 𝒚
𝑨
2
+
𝑨 𝒛
𝑨
2
𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 =
𝑨 𝒙
2
+ 𝑨 𝒚
2
+ 𝑨 𝒛
2
𝑨
2
𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 =
𝑨
2
𝑨
2 = 1
∴ 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜸 = 𝟏
𝒖 𝑨 =
𝑨
𝑨
𝒖 𝑨 =
𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝒚 𝒋 + 𝑨 𝒛 𝒌
𝑨
𝒖 𝑨 =
𝑨 𝒙
𝑨
𝒊 +
𝑨 𝑦
𝑨
𝑗 +
𝑨 𝑧
𝑨
𝑘
𝒖 𝑨 =
𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶
𝑨
𝒊 +
𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷
𝑨
𝑗 +
𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸
𝑨
𝑘
∴ 𝒖 𝑨= 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘
𝑨 = 𝑨 𝒖 𝑨
𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘)
𝑨 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘
∴ 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝑦 𝑗 + 𝑨 𝑧 𝑘
PROPIEDAD 01 PROPIEDAD 02
∴ 𝒖 𝑨= (𝒄𝒐𝒔𝜶 , 𝒄𝒐𝒔𝜷 , 𝒄𝒐𝒔𝜸 )
∴ 𝑨 = (𝑨 𝒙 , 𝑨 𝑦 , 𝑨 𝑧 )
𝑨′
= 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅
𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔∅
Ahora, al aplicar trigonometría al otro TRIÁNGULO RECTÁNGULO
INFERIOR sombreado.
Algunas veces, la dirección de 𝐀 puede especificarse mediante dos ángulos, 𝜽 y
∅ ,como se muestra en la figura, entonces, las componentes de 𝐀 pueden
determinarse al aplicar primero trigonometría al TRIÁNGULO RECTÁNGULO
SUPERIOR, de donde se obtiene.
𝑨 𝒙 = 𝑨′
𝒄𝒐𝒔𝜽 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒄𝒐𝒔𝜽
𝑨 𝒚 = 𝑨′
𝒔𝒆𝒏𝜽
𝒔𝒊 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝒚 𝒋 + 𝑨 𝒛 𝒌
𝑨 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔∅𝒌
= 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒔𝒆𝒏𝜽
∴ 𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔∅𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔∅𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔∅ 𝒌 )
𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔∅𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔∅𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔∅ 𝒌 )
𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 (𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎°𝒄𝒐𝒔(−𝟒𝟓°) 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎°𝒔𝒆𝒏(−𝟒𝟓°) 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎° 𝒌 )
𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 ( 𝟎. 𝟔𝟏 𝒊 − 𝟎. 𝟔𝟏 𝒋 + 𝟎. 𝟖𝟕 𝒌 )
𝑨 = 𝟔𝟏 𝒊 + 𝟔𝟏 𝒋 + 𝟖𝟕 𝒌
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Vector unitario tema 03

  • 1. Mo. Carlos Goñy Ameri TEMA 03  VECTORES UNITARIOS  DESCOMPOSICIÓN DE VECTORES  COSENOS DIRECTORES
  • 2. 𝒙 𝒚 𝑷 𝑸 Análisis Vectorial 𝑨 = 𝑸 − 𝑷 𝑨 𝑸 = 𝑷+𝑨 𝑨 = 𝑷𝑸 𝑷 𝟏, 𝑷 𝟐 𝑸 𝟏, 𝑸 𝟐
  • 3. VECTOR UNITARIO En el diagrama se observa un vector 𝑨 ; si en la misma dirección de 𝑨 trazamos otro vector 𝒖 𝑨 de módulo igual a la unidad diremos que 𝒖 𝑨 es el vector unitario 𝑨. 𝐴 𝒖 𝑨 𝐴 𝒖 𝑨 = 𝑨 𝑨 Vector unitario se define: 𝒙 𝒚 Donde el vertor unitario 𝒖 𝑨 tiene la misma Dirección del vector 𝑨 y su módulo es 1. 𝒖 𝑨 = 𝟏
  • 4. Ejemplo: En el punto inicial de un vector P(2,2) y el punto final Q(6,5). Hallar el vector unitario 𝐏𝐐. 𝒖 𝑷𝑸 𝒖 𝑷𝑸 = 𝑷𝑸 𝑷𝑸 𝒙 𝒚 𝟐 𝟐 𝟓 𝟔 P(2,2) Q(6,5) Hallando el vector : 𝐏𝐐 𝐏𝐐 = 𝐐 − 𝐏 𝐏𝐐 = 𝟔, 𝟓 − (𝟐, 𝟐) 𝐏𝐐 = (𝟒, 𝟑) 𝑷𝑸 = 𝟒 𝟐 + 𝟑 𝟐 = 𝟓 = (𝟒, 𝟑) 𝟓 ∴ 𝒖 𝑷𝑸= 4 5 , 3 5
  • 5. DESCOMPOSICION DE VECTORES EN COORDENADAS CARTESIANAS.
  • 6. En diagrama muestra tres fuerzas coplanares concurrentes, calcule el módulo de la fuerza resultante y su vector unitario. 𝐮 𝐑 = 𝐑 𝐑 = (𝟏, 𝟔) 𝟑𝟕 = 𝟏 𝟑𝟕 , 𝟔 𝟑𝟕 𝒙 = 𝟖 − 𝟑 − 𝟒 = 𝟏 𝒚 = 𝟔 + 𝟒 − 𝟒 = 𝟔 𝐑 = (𝟏, 𝟔) 𝐑 = 𝟏 𝟐 + 𝟔 𝟐 𝐑 = 𝟑𝟕 𝟖 𝟔𝟒 𝟑 𝟒 𝟒
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 12. 𝑨 𝒙 𝑨 𝜶 𝑨 𝒙 𝑪𝑶𝑺𝜶 = 𝑨 𝑥 𝑨 ∴ 𝑨 𝒙= 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶
  • 13. 𝑨 𝒚 𝑨 𝒚 𝑨 𝜷 𝑪𝑶𝑺𝜷 = 𝑨 𝑦 𝑨 ∴ 𝑨 𝒚 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷
  • 14. 𝑨 𝒛 𝑨 𝒛 𝑨 𝜸 𝑪𝑶𝑺𝜸 = 𝑨 𝒛 𝑨 ∴ 𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸
  • 15. 𝑨 𝒙 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝑨 𝒚 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑨 = (𝑨 𝒙 , 𝑨 𝒚, 𝑨 𝒛)
  • 16. 𝑪𝑶𝑺𝜶 = 𝑨 𝒙 𝑨 𝑪𝑶𝑺𝜷 = 𝑨 𝒚 𝑨 𝑪𝑶𝑺𝜸 = 𝑨 𝒛 𝑨 𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 = 𝑨 𝒙 𝑨 2 + 𝑨 𝒚 𝑨 2 + 𝑨 𝒛 𝑨 2 𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 = 𝑨 𝒙 2 + 𝑨 𝒚 2 + 𝑨 𝒛 2 𝑨 2 𝑪𝑶𝑺2 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺2 𝜸 = 𝑨 2 𝑨 2 = 1 ∴ 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜶 + 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜷 + 𝑪𝑶𝑺 𝟐 𝜸 = 𝟏
  • 17.
  • 18. 𝒖 𝑨 = 𝑨 𝑨 𝒖 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝒚 𝒋 + 𝑨 𝒛 𝒌 𝑨 𝒖 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝑨 𝒊 + 𝑨 𝑦 𝑨 𝑗 + 𝑨 𝑧 𝑨 𝑘 𝒖 𝑨 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝑨 𝒊 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑨 𝑗 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑨 𝑘 ∴ 𝒖 𝑨= 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘 𝑨 = 𝑨 𝒖 𝑨 𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘) 𝑨 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒊 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜷 𝑗 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑘 ∴ 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝑦 𝑗 + 𝑨 𝑧 𝑘 PROPIEDAD 01 PROPIEDAD 02 ∴ 𝒖 𝑨= (𝒄𝒐𝒔𝜶 , 𝒄𝒐𝒔𝜷 , 𝒄𝒐𝒔𝜸 ) ∴ 𝑨 = (𝑨 𝒙 , 𝑨 𝑦 , 𝑨 𝑧 )
  • 19. 𝑨′ = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝑨 𝒛 = 𝑨 𝒄𝒐𝒔∅ Ahora, al aplicar trigonometría al otro TRIÁNGULO RECTÁNGULO INFERIOR sombreado. Algunas veces, la dirección de 𝐀 puede especificarse mediante dos ángulos, 𝜽 y ∅ ,como se muestra en la figura, entonces, las componentes de 𝐀 pueden determinarse al aplicar primero trigonometría al TRIÁNGULO RECTÁNGULO SUPERIOR, de donde se obtiene. 𝑨 𝒙 = 𝑨′ 𝒄𝒐𝒔𝜽 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒄𝒐𝒔𝜽 𝑨 𝒚 = 𝑨′ 𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒔𝒊 𝑨 = 𝑨 𝒙 𝒊 + 𝑨 𝒚 𝒋 + 𝑨 𝒛 𝒌 𝑨 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝑨 𝒄𝒐𝒔∅𝒌 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏∅ 𝒔𝒆𝒏𝜽 ∴ 𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔∅𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔∅𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔∅ 𝒌 )
  • 20.
  • 21. 𝑨 = 𝑨 (𝒄𝒐𝒔∅𝒄𝒐𝒔𝜽 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔∅𝒔𝒆𝒏𝜽 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔∅ 𝒌 ) 𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 (𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎°𝒄𝒐𝒔(−𝟒𝟓°) 𝒊 + 𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎°𝒔𝒆𝒏(−𝟒𝟓°) 𝒋 + 𝒄𝒐𝒔𝟑𝟎° 𝒌 ) 𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 ( 𝟎. 𝟔𝟏 𝒊 − 𝟎. 𝟔𝟏 𝒋 + 𝟎. 𝟖𝟕 𝒌 ) 𝑨 = 𝟔𝟏 𝒊 + 𝟔𝟏 𝒋 + 𝟖𝟕 𝒌