Toán 12 Cùng khám phá | Giải toán lớp 12 Cùng khám phá Bài 2. Các phép toán vecto trong không gian - Toán 12 C..

Giải bài tập 2.12 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá


Người ta treo một vật trang trí (O) có khối lượng (m = 2{mkern 1mu} {rm{kg}}) trên trần nhà bằng các sợi dây nhẹ, không co giãn tại các điểm (A), (B) và (C). Để bảo đảm lực phân phối đều trên các dây và tính thẩm mỹ, người ta chọn độ dài các dây sao cho tứ diện OABC là tứ diện đều. Gọi (overrightarrow {{T_1}} ), (overrightarrow {{T_2}} ) và (overrightarrow {{T_3}} ) lần lượt là các lực căng dây của ba dây treo tại (A), (B) và (C). Lấy giá trị gần đúng của gia tốc trọng

Đề bài

Người ta treo một vật trang trí \(O\) có khối lượng \(m = 2{\mkern 1mu} {\rm{kg}}\) trên trần nhà bằng các sợi dây nhẹ, không co giãn tại các điểm \(A\), \(B\) và \(C\). Để bảo đảm lực phân phối đều trên các dây và tính thẩm mỹ, người ta chọn độ dài các dây sao cho tứ diện OABC là tứ diện đều. Gọi \(\overrightarrow {{T_1}} \), \(\overrightarrow {{T_2}} \) và \(\overrightarrow {{T_3}} \) lần lượt là các lực căng dây của ba dây treo tại \(A\), \(B\) và \(C\). Lấy giá trị gần đúng của gia tốc trọng trường \(g\) là \(10{\mkern 1mu} {\rm{m/}}{{\rm{s}}^2}\).

a) Tính cường độ của hợp lực

b) Tính cường độ của lực căng trên mỗi dây.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Do hệ cân bằng, hợp lực của ba lực căng \(\overrightarrow {{T_1}} \), \(\overrightarrow {{T_2}} \) và \(\overrightarrow {{T_3}} \) phải bằng với trọng lực của vật \(O\).

- Đặt T là cường độ của lực căng trên mỗi dây, tính hợp lực giữa \(\overrightarrow {{T_1}} \)và \(\overrightarrow {{T_2}} \), sau đó là tổng hợp lực giữa \(\overrightarrow {{T_{12}}} \)và \(\overrightarrow {{T_3}} \). Tìm mối liên hệ giữa T và P để tìm T.

Lời giải chi tiết

a) Tính cường độ của hợp lực

Trước tiên, ta xác định trọng lực tác dụng lên vật \(O\): \(\vec P = m \cdot \vec g = 2 \cdot 10 = 20{\mkern 1mu} {\rm{N}}\).

Vì hệ lực đang cân bằng, ta có: \(\overrightarrow {{T_1}}  + \overrightarrow {{T_2}}  + \overrightarrow {{T_3}}  + \vec P = \overrightarrow 0 \).

Do đó, cường độ của hợp lực bằng trọng lực của vật: \(|\vec P| = 20{\mkern 1mu} {\rm{N}}\).

b) Tính cường độ của lực căng trên mỗi dây

Giả sử các lực căng dây có độ lớn bằng nhau \(T = |\overrightarrow {{T_1}} | = |\overrightarrow {{T_2}} | = |\overrightarrow {{T_3}} |\), ta có: \({T_{12}} = \sqrt {2{T^2} + 2.{T^2}.\cos 60^\circ }  = T\sqrt 3 \) (\(\widehat {\left( {\overrightarrow {{T_1}} ,\overrightarrow {{T_2}} } \right)} = 60^\circ \) vì các mặt bên là tam giác đều)

\({T_{hl}} = \sqrt {{T_{12}}^2 + {T_3}^2 + 2.{T_{12}}.{T_3}.\cos \alpha }  = \sqrt {3{T^2} + {T^2} + 2.\sqrt 3 T.T.\frac{{\sqrt 3 }}{3}}  = T\sqrt 6 \) (phương của \(\overrightarrow {{T_{12}}} \) chính là đường trung tuyến của tam giác chứa \({T_1},{T_2}\). Áp dụng định lý Cosin vào tam giác có chứa phương của\(\overrightarrow {{T_{12}}} \), phương của \(\overrightarrow {{T_3}} \)và đường trung tuyến của tam giác đáy để tìm góc giữa \(\overrightarrow {{T_{12}}} \)\(\overrightarrow {{T_3}} \)).

Mà: \({T_{hl}} = P = 20\).

Suy ra: \(T = \frac{{20}}{{\sqrt 6 }} \approx 8,16\).

Vậy cường độ của lực căng trên mỗi dây là \(8,16{\rm{N}}\).


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
Bài tiếp theo
  • Giải bài tập 2.11 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá

    Một chất điểm (A) nằm trên mặt phẳng nằm ngang ((alpha )), chịu tác động bởi ba lực ({vec F_1},{vec F_{{2^prime }}}{vec F_3}). Các lực ({vec F_1},{vec F_2}) có giá nằm trong ((alpha )) và (left( {{{vec F}_1},{{vec F}_2}} right) = {135^circ }), còn lực ({vec F_3}) có giá vuông góc với ( (alpha ) ) và hướng lên trên. Xác định hợp lực của các lực ({vec F_1},{vec F_2},{vec F_3}), biết rằng độ lớn của ba lực đó lần lượt là 20N, 15N và 10N.

  • Giải bài tập 2.10 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá

    Cho tứ diện ABCD có \(AB = 2a,CD = 2a\sqrt 3 \). Gọi M, N lần lượt là trung điểm của BC và AD. Biết rằng \(MN = a\sqrt 7 \), hãy tính góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow {AB} \) và \(\overrightarrow {CD} \).

  • Giải bài tập 2.9 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá

    Cho tứ diện ABCD. Hai điểm M và N theo thứ tự là trung điểm của BC và AD. Cho biết AB = 10, CD = 6, MN = 7. a) Chứng minh rằng (overrightarrow {NM} = frac{1}{2}left( {overrightarrow {AB} + overrightarrow {DC} } right)). b) Từ kết quả câu a, hãy tính (overrightarrow {AB} .overrightarrow {DC} ). c) Tính (left( {overrightarrow {AB} ,overrightarrow {DC} } right)).

  • Giải bài tập 2.8 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá

    Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có tất cả các cạnh đều bằng a và (widehat {BAA'} = widehat {BAD} = widehat {DAA'} = {60^circ }). Tính độ dài đường chéo AC’.

  • Giải bài tập 2.7 trang 65 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá

    Cho hình lập phương ABCD.EFGH có cạnh bằng a. Tính: a) \(\overrightarrow {BC} .\overrightarrow {AH} ;\) b) \(\overrightarrow {AF} .\overrightarrow {EG} ;\) c) \(\overrightarrow {AC} .\overrightarrow {FE} .\)

>> Xem thêm

Báo lỗi - Góp ý

Group Ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Các bài khác cùng chuyên mục


App Loigiaihay trên google play store App Loigiaihay trên apple store

Copyright © 2021 loigiaihay.com

DMCA.com Protection Status
App Loigiaihay trên apple store App Loigiaihay trên google play store