¿Cuál es la magnitud y dirección de la otra fuerza?

Deje que [math] \ vec {a} [/ math] sea la fuerza de magnitud 8 N, [math] \ vec {b} [/ math] sea el vector desconocido, y [math] \ vec {c} [/ math ] sea la resultante de magnitud 15 N. De la suma del vector, [math] \ vec {c} = \ vec {a} + \ vec {b} [/ math]. Por componentes, [matemática] c_ {x} = a_ {x} + b_ {x} [/ matemática], [matemática] c_ {y} = a_ {y} + b_ {y} [/ matemática], o [ matemáticas] b_ {x} = c_ {x} -a_ {x} [/ matemáticas], [matemáticas] b_ {y} = c_ {y} -a_ {y} [/ matemáticas]. Para facilitar el cálculo, elija [math] \ vec {a} [/ math] para estar junto a la dirección + x . Entonces, como se ve en el diagrama anterior, [matemáticas] a_ {x} = 8 [/ matemáticas], [matemáticas] a_ {y} = 0 [/ matemáticas], [matemáticas] c_ {x} = 15 \ cos 30 ^ {\ circ} [/ math], [math] c_ {y} = 15 \ sen 30 ^ {\ circ} [/ math]. Entonces, [matemáticas] b_ {x} = 15 \ cos 30 ^ {\ circ} -8 [/ matemáticas], [matemáticas] b_ {y} = 15 \ sen 30 ^ {\ circ} [/ matemáticas]. Entonces, la magnitud de [math] \ vec {b} = \ sqrt {b_ {x} ^ {2} + b_ {y} ^ {2}} [/ math], y su dirección es [math] \ tan ^ {-1} (\ frac {b_ {y}} {b_ {x}}) [/ math]. Obtengo que la magnitud b es igual a 9.01, y la dirección es [matemática] 56.4 ^ {\ circ} [/ matemática] con la dirección + x. Como [math] \ vec {a} [/ math] está en la dirección + x, el [math] \ vec {b} [/ math] desconocido forma un ángulo de [math] 56.4 ^ {\ circ} [/ math] con [math] \ vec {a} [/ math].

Comience siempre dibujando un diagrama vectorial. Agregaré los dos vectores usando el método de punta a cola con el resultado que se muestra en rojo:

Dibujé el vector 8N en cualquier dirección aleatoria, luego dibujé el resultado para que sea [matemáticas] 30 ^ {\ circ} [/ matemáticas] de él. Puede ver fácilmente que este es ahora un simple problema de trigonometría. Use la ley del coseno para determinar la magnitud del otro vector (C)

[matemáticas] C ^ 2 = 8 ^ 2 + 15 ^ 2-2 (8) (15) cos30 [/ matemáticas]

[matemáticas] C = 9.0085 N [/ matemáticas]

Ahora use la ley sinusoidal para obtener uno de los otros ángulos interiores:

[matemáticas] \ frac {sin30} {9.0085} = \ frac {sin \ theta} {15} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ theta = 56.36 ^ {\ circ} [/ matemáticas] ← —— respuesta incorrecta

Observe lo importante que es dibujar el diagrama vectorial aproximadamente a escala como lo hice yo. Por inspección, el ángulo [matemática] \ theta [/ matemática] es obviamente mayor que [matemática] 90 ^ {\ circ}. [/ Matemática] Recuerde que la ley senoidal solo dará una respuesta en su calculadora, pero hay dos posibles respuestas: [matemáticas] \ theta [/ matemáticas] y [matemáticas] (180- \ theta) [/ matemáticas]

Entonces, la respuesta correcta para [matemáticas] \ theta [/ matemáticas] es [matemáticas] 180-56.36 = 123.64 ^ {\ circ} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ por lo tanto [/ matemáticas] ángulo [matemáticas] \ beta = 180-123.64 = 56.4 ^ {\ circ} [/ matemáticas]

Angle [math] \ beta [/ math] es el ángulo entre el vector 8N y el vector 9.01N.

Las fuerzas se suman por adición de vectores. Si A + B = C, entonces A = CB. Resta la única fuerza de la resultante. Dibuja los vectores y usa trigonometría para resolver. No solo resuelvo problemas de tarea

Entonces tenemos 3 fuerzas, 15 N como resultado y 2 en ángulo. Uno 8 N a 30 °. Pero, ¿cuál es el ángulo del segundo? Sin saber que la respuesta puede ser cualquier cosa. Simplemente haz un dibujo vectorial y lo sabrás. Y el cálculo es tan simple.

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