Vận dụng trang 54 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1 - KNTT

Phương pháp giải

Khi cân bằng lực (trọng lực, phản lực, lực kéo) thì khẩu pháo đứng yên, do đó để kéo được khẩu pháo lên thì lực kéo phải lớn hơn hoặc bằng tổng hợp lực của trọng lực và phản lực.

Tìm hướng và độ lớn của tổng hợp lực giữa trọng lực và phản lực, từ đó suy ra độ lớn của lực kéo.

Hướng dẫn giải

Khẩu pháo chịu tác động của ba lực: trọng lực \(\overrightarrow P \)(kí hiệu \(\overrightarrow {OA} \)), phản lực \(\overrightarrow w \)(kí hiệu \(\overrightarrow {OB} \)) và lực kéo \(\overrightarrow F \). Để kéo pháo thì độ lớn của lực kéo phải lớn hơn độ lớn của lực kéo khi pháo cân bằng \(\overrightarrow {{F_o}} \)(kí hiệu \(\overrightarrow {O{F_o}} \) )

Khi pháo cân bằng thì: \(\overrightarrow P  + \overrightarrow w  + \overrightarrow {{F_o}}  = \overrightarrow 0 \)

Để tổng hợp lực \(\overrightarrow P \) và \(\overrightarrow w \), ta vẽ hình bình hành OACB.

Ta có:

\(OB = \;AC;\;\;OB//\;AC\;\; \Rightarrow \overrightarrow {OB}  = \;\overrightarrow {AC} \)

\( \Rightarrow \overrightarrow {OB}  + \overrightarrow {OA}  = \overrightarrow {AC}  + \overrightarrow {OA}  = \overrightarrow {OA}  + \overrightarrow {AC}  = \overrightarrow {OC} \)

\( \Rightarrow \overrightarrow 0  = \overrightarrow P  + \overrightarrow w  + \overrightarrow {{F_o}}  = \overrightarrow {OB}  + \overrightarrow {OA}  + \overrightarrow {O{F_o}}  = \overrightarrow {OC}  + \overrightarrow {O{F_o}} \)

\( \Rightarrow \;O\) là trung điểm của \(C{F_o}\), hay \(OC = \left| {\overrightarrow {{F_o}} } \right|\).

Lại có: \(OB \bot \;\;OC\)(do \(\overrightarrow {OB} \) là phản lực)

\( \Rightarrow \;AC \bot CO \Rightarrow OC = OA\,.\,\,\cos \widehat {AOC}\)

Mà \(\widehat {AOC} = {90^o} - {30^o} = {60^o}\); \(\left| {\overrightarrow P } \right| = OA = 22\;148\;N\)

\( \Rightarrow OC = 22\;148\,.\,\,\cos {60^o} = 11074\;\left( N \right)\)

Vậy lực \(\overrightarrow {{F_o}} \)có độ lớn là \(11\;074\;N\), để kéo pháo thì lực \(\overrightarrow F \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{F_o}} \) và \(\left| {\overrightarrow F } \right| > 11\;074\;N\)

Vì \(11\;074\;:100 = 110,74\) nên cần tối thiểu 111 người để kéo pháo.

-- Mod Toán 10 HỌC247