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Appunti Statica - Vettori, Appunti di Statica

Appunti di Statica - parte 3: Vettori , Prof. Ranocchiai 2018/2019

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 25/04/2021

ca_si_va
ca_si_va 🇮🇹

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TEORIA DEI VETTORI LIBERI
-
Grandezza Scalare:
grandezze completamente definite attraverso la loro misura in una certa scala, cioè
con un numero reale. Es.: massa, temperatura, lavoro,…
-
Grandezza Vettoriale:
è necessario specificare il modulo del vettore ( no reale), la direzione e il verso.
Per rappresentare le grandezze vettoriali ci servono dei segmenti orientati
o
Segmenti Orientati Equipollenti
: Segmenti che hanno = lunghezza, = direzione, = verso, e diverso
punto di applicazione. Cioè, se 2 segmenti sono paralleli.
o
Corrispondente di un Vettore
: la classe dei segmenti orientati aventi una corrispondenza biunivoca
tra l’insieme dei vettori e l’insieme delle
classi dei segmenti orientati equipollenti dello spazio.
(atta a rappresentare un vettore)
Vettore Nullo:
modulo nullo, 0
Vettore Unitario o Versore:
modulo unitario, 1
Vettore Opposto:
= modulo, = direzione, verso opposto
Vettori Applicati
: rappresentano gli enti fisici che hanno una intensità (modulo), una
direzione, un verso ed un punto di applicazione. Il vettore applicato sará dunque l’insieme di
un vettore libero e di un punto di applicazione e si indica con (A,v)
Operazioni sui Vettori Liberi:
Somma di Vettori:
u + v = w
Operazione che associa a 2 vettori un terzo vettore. Si ottengono in 2 modi:
1o Metodo
: si traslano i vettori u e v in modo che l’estremo coincida
con l’origine di v; Il vettore w sarà rappresentato dal segmento
orientato che ha l’origine coincidente con l’origine di u e l’estremo
coincidente con l’estremo di v.
2o Metodo
: detto anche Regola del Parallelogramma, si ottiene
traslando 2 vettori fino a far coincidere i loro punti di origine,
prolungando agli estremi i lati di ciascun vettore (estremo di u
prolungo fino ad ottenere lo stesso modulo di v) ottenendo cosi un
parallelogramma. La Diagonale Maggiore della figura coincide con il
vettore W.
Proprietà della Somma:
- Commutativa: (u + v) = (v + u) = w
- Associativa (u + v) + w = u + (v + w)
- Distributiva: (u1 + u2 + u3) = (u1 + u2) + u3 = w
Differenza tra Vettori:
u v = q
Dati 2 vettori u e v, l’operazione u + (-v) somma tra il vettore e l’opposto (-v) è detta
Differenza tra Vettori. Costruendo il parallelogramma con i vettori u e v posso notare
che la Diagonale Minore rappresenta la differenza tra i vettori.
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TEORIA DEI VETTORI LIBERI

  • Grandezza Scalare: grandezze completamente definite attraverso la loro misura in una certa scala, cioè con un numero reale. Es.: massa, temperatura, lavoro,…
  • Grandezza Vettoriale: è necessario specificare il modulo del vettore ( n o^ reale), la direzione e il verso. Per rappresentare le grandezze vettoriali ci servono dei segmenti orientati

o Segmenti Orientati Equipollenti : Segmenti che hanno = lunghezza, = direzione, = verso, e diverso

punto di applicazione. Cioè, se 2 segmenti sono paralleli.

o Corrispondente di un Vettore: la classe dei segmenti orientati aventi una corrispondenza biunivoca

tra l’insieme dei vettori e l’insieme delle classi dei segmenti orientati equipollenti dello spazio. (atta a rappresentare un vettore)

 Vettore Nullo: modulo nullo, 0

 Vettore Unitario o Versore: modulo unitario, 1

 Vettore Opposto: = modulo, = direzione, verso opposto

 Vettori Applicati: rappresentano gli enti fisici che hanno una intensità (modulo), una

direzione, un verso ed un punto di applicazione. Il vettore applicato sará dunque l’insieme di un vettore libero e di un punto di applicazione e si indica con (A,v)

Operazioni sui Vettori Liberi:

 Somma di Vettori: u + v = w

Operazione che associa a 2 vettori un terzo vettore. Si ottengono in 2 modi:

1 o^ Metodo : si traslano i vettori u e v in modo che l’estremo coincida

con l’origine di v; Il vettore w sarà rappresentato dal segmento orientato che ha l’origine coincidente con l’origine di u e l’estremo coincidente con l’estremo di v.

2 o^ Metodo: detto anche Regola del Parallelogramma , si ottiene

traslando 2 vettori fino a far coincidere i loro punti di origine, prolungando agli estremi i lati di ciascun vettore (estremo di u prolungo fino ad ottenere lo stesso modulo di v) ottenendo cosi un parallelogramma. La Diagonale Maggiore della figura coincide con il vettore W.

Proprietà della Somma:

  • Commutativa: (u + v) = (v + u) = w
  • Associativa (u + v) + w = u + (v + w)
  • Distributiva: (u 1 + u2 + u 3 ) = (u 1 + u2) + u3 = w

 Differenza tra Vettori: u – v = q

Dati 2 vettori u e v, l’operazione u + (-v) somma tra il vettore e l’opposto (-v) è detta Differenza tra Vettori. Costruendo il parallelogramma con i vettori u e v posso notare che la Diagonale Minore rappresenta la differenza tra i vettori.

 Moltiplicazione di un Vettore per uno Scalare: w = h. v (dove h è la quantità scalare)

Indicando con ‘h’ una quantità scalare si definisce moltiplicazione della scalare ‘h’ per il vettore v l’operazione che associa allo scalare e al vettore un altro vettore w il cui modulo vale /w/=/h/./v/, cioè il prodotto del valore assoluto di h per il modulo di /v/, la cui direzione e il cui verso sono uguali a quelli di v. Se h è negativo, allora w avrà verso opposto rispetto a /v/

 È un vettore con modulo unitario, con direzione e verso coincidenti con quelli di /v/.

verso di v: se h > 0 resta invariato se h < 0 cambia

Proprietà della Moltiplicazione:

  • Associativa: h (t. v) = h. t. v
  • Distributiva: (t + h). v = t.v + h.v  rispetto alla somma di scalari h. (u + v) = h.u + h.v  rispetto alla somma di vettori

 Prodotto Scalare: u. v = /u/. /v/. cos u^v

Si definisce prodotto scalare tra 2 vettori u e v il prodotto fra: il modulo dei due vettori e l’angolo compresso tra i due. Operazione che associa ai 2 vettori un numero reale.  Il prodotto scalare tra 2 vettori si annulla se e solo se:  Se i 2 vettori sono ortogonali  Se uno dei 2 vettori è nullo

 Prodotto ScalarePositivo: angolo acuto

 Prodotto ScalareNegativo: angolo ottuso

 Se u = v allora si ha che:  u. v = /u/ 2. cos0 = /u/^2  n. v = /u/ 2. cos0 = /v/ 2

Proprietà del Prodotto Scalare:

  • Commutativa: u. v = v. u
  • Associativa: (h. u). v = u. (h. v)
  • Distributiva: u. (v. w) = u.v + u.w

 Prodotto Vettoriale: u ^ v = n. /u/. /v/. sen u^v

‘n’ è un versore ortogonale al piano che contiene u e v e ci da Direzione e Verso in modo tale che una vite che ruota descrivendo il più piccolo dei due angoli possibili tra 2 vettori, avanza nel verso di n.

Se il segno di n è rivoltoverso l’alto è positivo, se il segno èrivolto verso il basso è negativo.

 Il prodotto vettoriale si annulla se:  Uno dei 2 vettori è nullo  Se i 2 vettori sono paralleli  u ^ v = - v ^ u , Il prodotto vettoriale, è commutativo, ma alternante

Proprietà del Prodotto Vettoriale:

  • Associativa: (h. u) ^ v = h (u ^ v)
  • Distributiva: u ^ (v + w) = u^v + u^w Si definisce prodotto vettoriale tra 2 vettori l’operazione che associa a 2 vettori un 3 vettore.

 Prodotto Vettoriale tra 2 vettori: u = (ux , uy , u z) e v = (v x , v y , v z)

Se si opera il prodotto vettoriale di un versore per se stesso ottengo sempre zero. Il segno del prodotto è positivo se il prodotto avviene tra versori che si susseguono in senso orario. A questo risultato si può giungere anche con un altro metodo:

Metodo di Laplace, cioè facendo la matrice dei coefficienti.

Trasposizione del Momento Risultante: Teorema di Varignon: il momento rispetto ad un polo O, di un sistema di vettori, la cui retta d’azione passa per uno stesso punto P, è uguale al momento della loro risultante per la sua distanza dal polo O.

  • Per un sistema con R = 0 il momento risultante non varia al variare del polo
  • Il campo di momenti formato da un sistema risultante nullo è costituito da tutti i vettori momento uguali ( campo vettoriale uniforme di momento) Tra i sistemi a risultante nullo assume particolare importanza quello formato da 2 vettori (P1, V1) e (P2, V2) che formano la cosiddetta COPPIA, ovvero 2 vettori caratterizzati da stesso modulo e direzione ma con verso opposto. Quindi il risultante è nullo. Il momento della coppia è costantemente uguale a v. b , dove v = /v 2 / = /v 1 / rispetto a qualsiasi polo: quindi con R = 0 la Formula di trasposizione assicura l’uniformità del campo vettoriale. Sistema nullo o equilibrato: è un sistema di vettori per cui oltre a R =

0, si verifica anche un’altra condizione e cioè che anche M(0) = 0, ovvero l’annullamento del momento risultante rispetto a tutti i possibili poli (campo vettoriale di momento nullo).

Asse Centrale del Sistema: È l’insieme di punti rispetto ai quali il vettore momento risultante si riduce al solo vettore P parallelo al vettore risultante R. Il modulo del vettore diventa minimo, quindi ottengo:

Nei Sistemi Piani l’asse centrale è il luogo dei punti rispetto ai quali si annulla il modulo del vettore momento risultante. Infatti dato che per i sistemi piani P = 0, il valore minimo di M(0) = 0.