Martina je zaljubljenica u trčanje u prirodi. Svake nedjelje trči po svojoj najdražoj stazi. Pretrčala je
prema sjeveru, a zatim stala, popila vode i malo se odmorila. Nastavila je trčati još
prema sjeveru.
Prisjetimo se, vektor je usmjerena dužina kojoj je jedna rubna točka određena za početak, a druga za kraj (završetak). Svaki vektor ima svoju duljinu, smjer i orijentaciju.
Vektori su nam stoga korisni za prikazivanje Martinina kretanja.
Nacrtajte na papiru vektore koji prikazuju njezino kretanje te vektor koji prikazuje ukupnu duljinu, smjer i orijentaciju prijeđenoga puta.
Tko jači - njegovo kamenje!
Poigrajte se interaktivnom simulacijom, a zatim pomoću nje riješite prva četiri zadatka.
Razmislite djeluju li prikazane sile duž istog pravca te kako su usmjerene.
Postavite najmanjeg robota s desne strane i najmanjeg s lijeve. Što mislite, hoće li se pokrenuti vagon s kamenjem? Objasnite pomoću vektora (crtanjem dijagrama sila). Koja je ukupna sila koja djeluje na vagon?
Sile kojima roboti djeluju na vagon pripadaju istom pravcu. Vagon s kamenjem neće se pokrenuti jer na njega djeluju suprotno usmjerene sile jednakih veličina te se sile međusobno poništavaju. Rezultantni vektor tih sila je nul-vektor. Ukupna je sila koja djeluje na tijelo veličine
Zadatak 2.
Postavite najmanjeg robota s desne strane i srednjeg s lijeve. Što mislite, hoće li se pokrenuti vagon s kamenjem te, ako hoće, na koju će se stranu pomaknuti? Objasnite pomoću vektora. Koja ukupna sila djeluje na vagon? Koja je orijentacija te sile?
Sile kojima djeluju roboti na vagon pripadaju istom pravcu, ali su usmjerene suprotno. Vagon s kamenjem pomaknut će se na lijevu stranu jer je sila kojom vuče veći robot za
veća od sile kojom vuče manji robot. Orijentacija ukupne sile koja djeluje na vagon jednaka je orijentaciji veće sile koja djeluje na vagon.
Zadatak 3.
Postavite najvećeg robota s desne strane te malog i srednjeg s lijeve. Što mislite, hoće li se pokrenuti vagon s kamenjem te, ako hoće, na koju će se stranu pomaknuti? Objasnite pomoću vektora. Koja ukupna sila djeluje na vagon? Koja je orijentacija te sile?
Sile kojima roboti djeluju na vagon pripadaju istom pravcu. Vagon s kamenjem neće se pokrenuti jer na njega djeluju suprotno usmjerene sile jednakih veličina te se sile međusobno poništavaju. Rezultantni je vektor tih sila nul-vektor. Ukupna je sila koja djeluje na tijelo veličine
Zadatak 4.
Postavite dva mala, srednjeg i velikog robota s desne strane te malog, srednjeg i velikog robota s lijeve. Što mislite, hoće li se pokrenuti vagon s kamenjem te, ako hoće, na koju će se stranu pomaknuti? Objasnite pomoću vektora. Koja ukupna sila djeluje na vagon? Koja je orijentacija te sile?
Sile kojima djeluju zeleni i plavi roboti na vagon pripadaju istom pravcu, ali su usmjerene suprotno. Vagon s kamenjem pomaknut će se na desnu stranu jer je sila kojom vuku zeleni roboti veća od sile kojom vuku plavi roboti. Orijentacija ukupne sile koja djeluje na vagon jednaka je orijentaciji veće sile koja djeluje na vagon.
Dvije se ekipe natječu u potezanju konopa. Plava ekipa poteže silom od
a suparnička ekipa silom od
Koja će ekipa pobijediti? Za koliko je sila kojom konop poteže pobjednička ekipa veća od sile kojom poteže ekipa koja će izgubiti?
Nacrtajte na papiru dijagram sila.
Sile kojom ekipe vuku konop su kolinearne. Pobijedit će plava ekipa jer vuče silom za
većom od sile kojom konop povlači protivnička ekipa.
Zadatak 6.
Bernarda je izišla iz svoje zgrade na križanju Ulice braće Domany i Horvaćanske ceste i krenula u smjeru istoka po Horvaćanskoj cesti. Nakon metara sjetila se da je zaboravila mobitel. Vratila se kući istim putom kojim je došla, uzela mobitel te ponovno krenula u smjeru istoka. Nakon metara stigla je u ured na križanju Horvaćanske ceste i Selske ceste.
Bernardino kretanje, u odnosu na početni položaj (njezin stan), može se prikazati vektorima.
a. U trenutku kada se vratila kući po mobitel, koliku je ukupnu udaljenost prešla?
a. U trenutku kada se vratila kući, prešla je udaljenost od metara.
b. Koristeći vektore prikažite njezino kretanje od trenutka kada je izišla iz stana do trenutka kada se vratila po mobitel.
b.
c. Koliku je ukupnu udaljenost prešla kada je došla do ureda?
c. Kada je stigla do ureda, prešla je ukupnu udaljenost od
metara.
d. Koristeći vektore, prikažite njezino kretanje od trenutka kada je izišla iz stana do trenutka kada je stigla do ureda.
d.
e. Sljedećeg dana Bernarda je izišla iz stana i pješice stigla do posla, stala je pred zgradom gdje radi jer je ponovno zaboravila mobitel. Okrenula se prema kući i prešla metara kada je odlučila da ipak može bez njega. Koristeći vektore, prikažite njezino kretanje do trenutka u kojem se odlučila vratiti na posao bez mobitela. Što predstavlja rezultantni vektor u ovome kontekstu?
e. Rezultantni vektor predstavlja na kojoj se udaljenosti i u kojem se smjeru nalazi u odnosu na početni položaj (
metara istočno od početne točke).
Zadatak 7.
Slijedi nekoliko zadataka zbrajanja i oduzimanja kolinearnih vektora.
Zadani su kolinearni vektori
i
kao na slici. Koji od nacrtanih vektora odgovara njihovu zbroju
null
Zadani su kolinearni vektori
i
kao na slici. Koji od nacrtanih vektora odgovara njihovoj razlici
null
null
Zbroj dvaju kolinearnih vektora iste orijentacije uvijek je dulji od obaju vektora - pribrojnika.
null
Razlika dvaju kolinearnih vektora može biti dulja od zbroja tih vektora.
Pomoć:
Razmotrite što se događa sa zbrojem kad vektori imaju iste orijentacije, a što kad su njihove orijentacije suprotne.
null
U pravokutnom koordinatnom sustavu nacrtani su kolinearni vektori
i
te točka
Koje su koordinate točke
vektora
ako je
Boris ima dva psa, Reksa i Baka i svaki ih dan vodi na livadu da se istrče. Kada je došao na livadu, Boris je pustio pse s vodilice i sjeo na klupu. Psi su brzo otrčali
metara sjeverno, a zatim
metara istočno od njega. Na kojoj se udaljenosti od Borisa nalaze psi? Nacrtajte na papiru dijagram vektora te istaknite rezultantni vektor koji opisuje konačan položaj pasa u odnosu na Borisa.
Iako su Reks i Bak pretrčali ukupno
metara, to nije njihova udaljenost od Borisa. Promotrite li sliku, uočit ćete pravokutni trokut čije su katete duljine
i
Udaljenost Reksa i Baka od Borisa jednaka je duljini hipotenuze tog trokuta.
Reks i Bak nalaze se na udaljenosti od
metara od Borisa.
Ako vektori nemaju isti smjer (ne pripadaju istom pravcu ili usporednim pravcima), onda kažemo da su ti vektori nekolinearni.
nacrtamo vektor
koji počinje u prije dobivenoj točki
zbroj vektora
i
je vektor
tj.
b. Odredimo njihovu
razliku
b. Postupak određivanja razlike
u ravnini odaberemo neku točku
nacrtamo vektor
koji počinje u odabranoj točki
nacrtamo vektor
(vektor
je suprotan vektor vektora
) koji počinje u prije dobivenoj točki
razlika vektora
i
je vektor
tj.
Uočite da za i nekolinearne vektore vrijedi
Oduzimanje vektora od vektora svodimo na zbrajanje vektora s vektorom
Promotrite li upravo riješene primjere, uočit ćete da smo vektore "nadovezivali", tj. da smo na završnu točku prvog vektora "lijepili" početnu točku drugoga.
Vektori koje zbrajamo/oduzimamo i dobiven rezultat (zbroj ili razlika) predstavljaju stranice trokuta.
Komutativnost zbrajanja vektora dodatno možete istražiti koristeći interakciju dostupnu na engleskome jeziku.
Zadatak 11.
Koristeći interakciju, odredite zbroj
Pomoću interakcije provjerite svoje rješenje. Na ekranu će se pojaviti i rezultantni vektor
Mijenjajte
duljinu, smjer i orijentaciju te odredite zbroj tih vektora pravilom trokuta.
Što primjećujete?
Je li zbrajanje vektora komutativno?
Na temelju proučenih primjera zaključujemo da zbroj vektora ne ovisi o redoslijedu pribrojnika, tj.
Kažemo da je zbrajanje vektora komutativno.
Zadatak 12.
Pomicanjem klizača prikažite odabranu razliku. Odabirom mogućnosti "obje razlike" provjerite je li oduzimanje vektora komutativno.
Situacija s oduzimanjem vektora razlikuje se od situacije sa zbrajanjem. Promotrite li sliku, uočit ćete da oduzimanje vektora nije komutativno.
Kutak za znatiželjne
Promotrite slike na temelju kojih smo zaključili da je zbrajanje vektora komutativno, tj. da ne ovisi o redoslijedu vektora - pribrojnika. Uočite da su parovi nasuprotnih stranica ovih četverokuta paralelni i jednakih duljina, dakle, riječ je o paralelogramima.
Smjer i duljina zbroja određeni su dijagonalom, a početna mu je točka u zajedničkoj početnoj točki zadanih vektora.
Pravilo paralelograma
Ako zadani vektori imaju zajedničku početnu točku, onda ta točka, zajedno s krajnjim točkama nacrtanih vektora, određuje tri vrha paralelograma.
Paralelogram na slici određen je dvama nekolinearnim vektorima koji imaju zajedničku početnu točku . Kažemo da ti vektori "razapinju paralelogram", a (orijentirana) je dijagonala
paralelograma
zbroj promatranih vektora.
Takav postupak određivanja zbroja dvaju vektora nazivamo pravilom paralelograma.
Zbroj vektora
i
počinje u točki , a završava u nasuprotnom vrhu paralelograma
Primjer 4.
Evo primjera zbrajanja vektora pravilom paralelograma.
Primjer 5.
Evo primjera oduzimanja vektora pravilom paralelograma.
U interakciji odaberite zbrajanje, oduzimanje ili zbroj i razliku pa proučite prikazani postupak.
Zadatak 13.
Ivona i Renato žele pomoći prijatelju u jedrilici odgurnuti jedrilicu od obale. Uzeli su vesla iz svojeg broda i odguruju ga s obale kako je prikazano slikom.
Kojom silom djeluju na jedrilicu?
Ivona i Renato djeluju istodobno silama na rubove čamca, dakle pripadni vektori nemaju zajedničkih točaka. Naučili ste vektore prikazati tako da imaju zajedničku početnu ili završnu točku, kao i da jedan počinje tamo gdje drugi završava.
Zbog istodobnog početka djelovanja ovih sila, prikažimo pripadne vektore tako da imaju zajedničku početnu točku, u "središtu" jedrilice.
Kako će se kretati jedrilica?
Ove vektore zbrojimo pravilom paralelograma. Sliku dopunimo određujući četvrti vrh paralelograma čije su susjedne stranice određene vektorima u zajedničkom vrhu
Prema zbrajanju vektora pravilom paralelograma, njegov je četvrti vrh završna točka traženog vektora
Naučili ste kako se određuje zbroj i razlika kolinearnih, a kako nekolinearnih vektora. U nastavku imate priliku još jednom ponoviti naučene postupke, a onda i riješiti zadatke za procjenu svojega znanja.
PROCIJENITE SVOJE ZNANJE
1
Koje su od sljedećih veličina vektorske?
null
2
Vektor u pravokutnom koordinatnom sustavu zadan je koordinatama svojih rubnih točaka i
Koje koordinate ima završna točka zadanom vektoru jednakog vektora koji počinje u točki
null
3
U pravokutnom koordinatnom sustavu zadan je vektor
pri čemu su koordinate točaka
i
Njemu suprotan vektor
počinje u točki
Koordinate završne točke vektora
su: .
null
null
4
U koordinatnoj ravnini zadani su vektori
i
a njihov zbroj počinje u točki
kao na slici. Zbroj vektora
i
završava u točki
s koordinatom:
null
5Dva radnika u skladištu guraju kolica s kutijama. Jedan silom od
a drugi silom od
u istom smjeru.
Dijagram vektora za ovu situaciju prikazan je na slici.
Pomoć:
Sile djeluju na istom pravcu i jednako su orijentirane.
null
6
Nakon nekog vremena, umorili su se i probali drukčiju metodu. Jedan je gurao kolica silom od
a vukao kolica silom od
u istom smjeru.
Koje od slika prikazuju dijagram vektora?
Pomoć:
Zbrajanje kolinearnih vektora je komutativno!
null
7Koja je metoda pomicanja tereta učinkovitija, prva ako oba radnika guraju teret, ili druga u kojoj jedan radnik teret gura, a drugi vuče?
null
8
Dva radnika u skladištu vuku veliku kutiju zavezanu konopom. Jedan silom od
a drugi silom od
u istom smjeru.
Prikazuje li slika pripadni dijagram vektora?
Pomoć:
Dijagram sila treba prikazati ukupnu silu kojom radnici djeluju na teret koji vuku. Npr.
null
9
Dva radnika u skladištu vuku veliku kutiju zavezanu konopom. Nakon nekog vremena razdvojili su se i svaki je vukao na svoju stranu.
Na kojoj je slici prikazan vektor pomicanja kutije?
Pomoć:
Nekolinearne vektore zbrajamo pravilom trokuta ili pravilom paralelograma.
null
10
U pravokutnom koordinatnom sustavu zadani su nekolinearni vektori i Nacrtanim vektorima pridružite njihov "opis".