04 Componentes rectangulares de una fuerza En un plano Vectores Unitarios

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https://www.youtube.com/watch?v=gap6RwrNnT0

Resumo

TLDREn esta sesión se aborda la descomposición de fuerzas en componentes rectangulares en un plano, utilizando ejes perpendiculares (x e y). Se presenta el teorema del paralelogramo para calcular la fuerza resultante, y se explican fundamentos de trigonometría para obtener las componentes en x e y a partir de una fuerza y un ángulo dado. Se introduce el concepto de vectores unitarios (i y j) para simplificar la expresión de estas componentes. Al descomponer fuerzas en componentes, se facilita el cálculo de la resultante, especialmente en situaciones con múltiples fuerzas, en comparación con el uso de triángulos individuales para cada fuerza.

Conclusões

  • 🔄 Las fuerzas pueden descomponerse en componentes rectangulares.
  • 📏 Las componentes se calculan usando seno y coseno.
  • 🧮 El teorema de Pitágoras es útil para encontrar fuerzas resultantes.
  • ⏳ Descomponer múltiples fuerzas es más eficiente que usar triángulos individuales.
  • 📈 Los vectores unitarios simplifican la notación y cálculos.
  • 🛠️ Componentes en x se obtienen con coseno y en y con seno.
  • 📍 Ejes x e y son perpendiculares y facilitan el análisis de fuerzas.
  • ⚙️ Las fuerzas se representan como vectores en sus componentes.

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    En esta sesión se aborda el tema de los componentes rectangulares de fuerzas en un plano. Se hace referencia a cómo, al tener dos fuerzas, se puede obtener la fuerza resultante utilizando el teorema del paralelogramo. Se introduce la noción de componentes rectangulares, que son dos fuerzas que actúan a 90 grados entre sí, y se mencionan los principios trigonométricos necesarios para descomponer una fuerza en sus componentes x e y. Se destaca la importancia de entender el triángulo rectángulo y se recuerda el teorema de Pitágoras al resolver estos problemas.

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    Se explica cómo se puede representar una fuerza en forma de vectores unitarios para facilitar su análisis. Los componentes se representan utilizando los vectores I y J, donde el vector I refleja la dirección horizontal y el J la dirección vertical. Se destaca la simplicidad y la eficiencia al descomponer una fuerza en sus componentes y se menciona la siguiente sesión, donde se abordarán la suma de fuerzas concurrentes a través de componentes rectangulares, lo cual es más fácil, especialmente con múltiples fuerzas.

Mapa mental

Vídeo de perguntas e respostas

  • ¿Qué son las componentes rectangulares de una fuerza?

    Son las proyecciones de una fuerza en los ejes x e y, que son perpendiculares entre sí.

  • ¿Cómo se obtiene la componente en x de una fuerza?

    La componente en x se calcula como FX = F * coseno(teta).

  • ¿Qué representan los vectores unitarios i y j?

    El vector i representa la dirección en el eje x y el vector j representa la dirección en el eje y.

  • ¿Por qué es útil descomponer fuerzas en componentes rectangulares?

    Facilita el cálculo de la resultante de múltiples fuerzas en un plano, especialmente cuando hay varias fuerzas.

  • ¿Qué relación hay entre seno y coseno en este contexto?

    El seno se relaciona con la componente opuesta a un ángulo y el coseno con la componente adyacente.

  • ¿Cómo se utiliza el teorema de Pitágoras en el análisis de fuerzas?

    Se utiliza para encontrar la magnitud de la fuerza resultante a partir de sus componentes en x e y.

  • ¿Qué sucede cuando se tienen muchas fuerzas a analizar?

    Es más eficiente descomponerlas en sus componentes en x e y y usar vectores unitarios.

  • ¿Qué fórmula se usa para la componente en y de una fuerza?

    La componente en y se calcula como FY = F * seno(teta).

  • ¿Cómo se representa una fuerza como vector?

    Una fuerza se puede representar como un vector en función de sus componentes en x e y.

  • ¿Cuál es la ventaja de usar vectores unitarios en vez de ángulos específicos?

    Los vectores unitarios simplifican la representación de las fuerzas y evitan complicaciones al manejar ángulos.

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Legendas
es
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    bien la sesión de de ahorita van a ser
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    componentes rectangulares de una fuerza
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    de una fuerza nada más que estamos en un
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    plano nada más tenemos eje un eje
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    horizontal vertical o lo que sea pero
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    nada más vamos a estar en un plan Okay y
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    hasta ahorita habíamos visto que si Yo
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    tengo dos fuerzas yo puedo hacer sacar
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    la resultante poniendo otras dos para
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    que sea el
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    teorema del paralelogramo pero en este
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    caso existen ejes que son muy
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    particulares y que están a 90 grad miren
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    podemos decir esto por ejemplo primero
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    si yo tengo dos fuerzas una fuerza aquí
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    una fuerza acá pues yo con la ley del
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    paralelogramo lo puedo puedo sacar la
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    resultante o si yo tengo una resultante
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    y me piden que pase por un eje y por
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    otro eje Entonces yo aquí así pongo
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    estas dos fuerzas así paralelas como ya
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    habíamos visto y aquí sacábamos una
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    fuerza una fuerza uno y una fuerza dos y
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    saco yo las
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    componentes Pero hay ocasiones en los
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    cuales esos ejes tienen una orientación
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    particular esos ejes están a 90 gr uno
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    del otro entonces puede ser que a mí me
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    estén pidiendo sacar las componentes de
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    esta resultante y y y pase un eje por
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    aquí y otro que esté aquí así a 90
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    gr esos ejes pueden estar inclinados lo
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    que sea pero están a 90 gr entonces a
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    esas componentes que están ahí se les
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    van a denominar componentes
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    rectangulares porque están a un ángulo
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    recto o componentes nores también se le
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    llama cuando dos cosas están a 90 gr se
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    dice que una está normal a la otra
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    entonces yo aquí así pues nada más trazo
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    un un eje una una
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    Rayo paralela a este eje y trazo
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    otro paralelo a este otro y entonces
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    Aquí voy a tener los dos ejes si este le
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    llamo el eje a y a este le llamo el eje
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    B pues este sería una fuerza a y este
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    sería una fuerza b y con este ángulo
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    teta pues entonces yo ya puedo hacer
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    porque tengo un triángulo rectángulo
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    porque aquí hay 90
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    G para poder resolver estos problemas yo
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    necesito también saber por trigonometría
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    lo que es lo que podemos obtener de un
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    triangulito rectángulo O sea que está a
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    90 gr si yo tengo un triangulito aquí
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    así y este ángulo es 90 gr y este ángulo
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    es teta si este es a este es b y este es
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    c pues entonces yo tengo que el seno de
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    teta es el lado opuesto entre la
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    hipotenusa entre C el coseno de teta es
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    igual al lado adyacente entre c b entre
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    la hipotenusa y la tangente de teta es
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    el lado opuesto a sobre el lado
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    adyacente al ángulo b y también tengo
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    que c cu es igual a a cu + B cu por el
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    teorema de Pitágoras Okay esto es un
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    comentario aparte tenemos que saber eso
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    pero resulta ser que hay veces que
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    nosotros
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    podemos poner la orientación de los ejes
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    rectangulares como como mejor me me me
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    convenga y lo que más me conviene muchas
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    veces es tener un eje
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    horizontal y un eje vertical y están a
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    90 gr entonces aquí así yo puedo poner
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    dos ees un eje vertical y un eje
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    horizontal Aquí están a 90 gr Y entonces
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    a este eje le puedo poner uno y a este
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    dos o a y b lo que sea pero en la mayor
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    parte de de los libros en la simbología
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    que nos están tratando casi siempre
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    ponen como el eje x el horizontal y un
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    eje y el vertical y si yo ya tengo
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    definidos bien esos Y si tengo una
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    fuerza aquí
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    así una fuerza F y si yo quiero sacar
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    con una orientación teta si yo quiero
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    sacar sus componentes rectangulares es
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    muy fácil trazo aquí así unas líneas
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    esta paralela al eje y y esta de acá
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    donde termine paralela al eje x y aquí
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    voy a obtener una
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    fuerza una componente FX y una
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    componente
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    fy okay Y a qué serían esas componentes
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    aquí otra vez esta el el coseno de teta
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    es igual a FX entre F Okay el lado
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    adyacente entre la hipotenusa y el seno
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    de teta es el lado opuesto que es igual
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    a fy
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    fy entre la f de aquí despejando yo
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    puedo tener que la componente en x es
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    igual a la total por el coseno de teta y
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    la componente en y es igual a la
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    magnitud total por el seno de teta en
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    este caso Okay si yo los quiero
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    representar como vectores el vector
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    fuerza el vector fuerza es igual a la
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    magnitud de la fuerza con un ángulo
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    teta este es la fuerza total si yo
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    quiero la fuerza en x sería la fuerza en
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    x como vector es igual a la magnitud FX
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    que vale esto con un ángulo aquí de 0 gr
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    ese sería la componente en x y la
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    componente en
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    y la la el vector sería la magnitud de
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    fy que es esta que está aquí con un
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    ángulo de 90 gr estas serían la la
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    resultante y las dos componentes
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    expresados como vectores
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    Okay entonces siempre que yo tenga un
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    unas fuerzas y yo ponga mis ejes en x y
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    y o sea en el eje horizontal y el eje
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    vertical que son ejes normales que son
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    ejes perpendiculares que están a 90 gros
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    yo fácilmente puedo sacar la componente
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    en x y la componente en y O tengo esta
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    fuerza o quito esta fuerza y tengo estas
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    dos componentes pero luego al irlas al
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    irlas este
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    poniendo aquí como vector tengo que
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    estar poniendo 0 grad 90 gr 0 gr 90 gr y
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    es un poco gorroso no hay problema se
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    puede hacer pero es un poco gorroso
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    entonces a un Guate se le ocurrió poner
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    unos vectores que llamó vectores
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    unitarios que nada más me van a dar la
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    pura dirección entonces si yo tengo aquí
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    así Los
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    ejes X Y y voy a poner un vector que
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    tenga la unidad aquí un vector I que sea
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    igual a 1 y un vector aquí así
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    J que sea la magnitud igual a 1o Y a eso
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    les llamó vectores unitarios Entonces le
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    llamó los vectores unitarios Y a qué es
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    igual el vector I Pues el vector I es
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    igual a la magnitud I con un ángulo de 0
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    gr pero la magnitud i vale uno entonces
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    el vector unitario sería igual a 1 con
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    un ángulo de 0 gr este sería el vector I
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    que va por el eje x y el vector J es
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    igual a la magnitud J con un ángulo de
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    90 gr Entonces el vector J es igual a 1
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    con un ángulo de 90
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    gr entonces si yo aciono este con este
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    que está aquí de la FX y relaciono este
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    con este que está aquí con la fuerza y
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    entonces yo lo puedo multiplicar puedo
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    multiplicar
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    FX por uno con si multiplico FX por 1 me
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    sigue dando FX Y si yo multiplico fy por
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    1 me sigue dando fy Pero uno con el
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    ángulo de 0 gr me da la i y 1 con el
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    ángulo de 90 grados me da la J de tal
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    forma de que yo puedo representar aquí
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    la componente en x FX como la magnitud
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    de FX por el vector I y la componente en
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    y es igual a la fuerza en y por el
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    vector J estas dos que están aquí
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    verdad las puedo representar ya sin
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    necesidad de andar poniendo ángulos
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    Ahora yo sé que si la FX vale 500 y el
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    vector es
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    500i quiere decir que va en x 500 en x y
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    el vector J va a tener
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    300 de magnitud a 90 gr porque es el
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    vector J son los vectores unitarios
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    entonces de aquí en adelante así pudiera
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    estar así una FX es igual a 300 300
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    libras y
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    y la fy es igual a 500 libr J quiere
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    decir que esta va en x y est va en y así
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    de así de fácil verdad de tal forma de
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    que ahora tenemos otra otra forma otra
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    opción de poder encontrar la suma de las
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    de la resultante de varias fuerzas que
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    estaban sobre un plano la otra era por
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    la ley del paralelogramo o la ley del
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    del triangulito ese que poníamos ahora
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    vamos a ver en la próxima sesión la suma
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    de las mismas fuerzas pero a través de
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    componentes rectangulares porque es
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    mucho más sencillo O sea si yo todas mis
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    fuerzas las descompongo en x y y y las
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    pongo en función de i j que son las
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    direcciones la i es la dirección de la
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    fuerza en x y la J es la dirección de la
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    fuerza en y verdad se nos va a hacer muy
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    sencillo sobre todo cuando tengamos
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    muchas fuerzas Cuando tenemos dos a lo
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    mejor por el triangulito sale bien fácil
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    pero si tengo seis fuerzas tendría que
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    resolver cinco triángulos uno por uno
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    hasta hasta llegar al final Entonces
  • 00:11:13
    mejor descomponemos en todo todas las
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    fuerzas en x y y verdad Y ya que
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    descompusimos todas las fuerzas en X y Y
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    ahorita lo vamos a ver en la próxima
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    podemos encontrar la resultante por
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    componentes rectangulares Okay en
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    resumen yo puedo descomponer una fuerza
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    en componentes rectangulares una
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    horizontal y una vertical que voy a
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    llamar x y y por la ley del triangulito
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    este que está aquí así del seno y coseno
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    y tangente y todo esto sacamos que la FX
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    en este caso la FX porque el ángulo está
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    pegado a x es igual a FX entre el coseno
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    de teta es igual a FX ent F y el seno es
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    porque está separada la fuerza y es el
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    lado opuesto entre entre la hipotenusa
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    podemos sacar fácilmente las componentes
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    y las vamos las vamos a poner aquí en
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    esta forma Okay en esta en esta
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    simbología en la cual la i y la J nada
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    más me van a dar la pura dirección en el
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    eje x y en el eje y respectivamente Okay
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    entonces vamos a pasar a ver la suma de
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    fuerzas de
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    concurrentes por medio de componentes
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    rectangulares okay
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