Trên mặt phẳng, chất điểm A chịu tác dụng của ba lực

Bài 4.12 trang 51 sách bài tập Toán lớp 10 Tập 1:

Trên mặt phẳng, chất điểm A chịu tác dụng của ba lực $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}, \vec{F_{3}}$ và ở trạng thái cân bằng. Góc giữa hai vectơ $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}$ bằng 60°. Tính độ lớn của $\vec{F_{3}}$ , biết

Lời giải:

Ta sử dụng các vectơ $\vec{A B}, \vec{A C}, \vec{A D}$ và $\vec{A E}$ lần lượt biểu diễn cho các lực $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}, \vec{F_{3}}$ và hợp lực $\vec{F}$ của $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}$ (hình vẽ dưới đây).

Trên mặt phẳng, chất điểm A chịu tác dụng của ba lực

Khi đó do $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}$ nên tứ giác ABEC là hình bình hành

Lại có góc giữa hai vectơ $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}$ bằng 60° nên $\hat{B A C} = 60 °$

Suy ra $\hat{E C A} = 180 ° - \hat{B A C} = 180 ° - 60 ° = 120 °$

Áp dụng định lí Cosin cho tam giác AEC ta có:

AE² = AC² + EC² – 2.AC.EC.cos $\hat{E C A}$

Hay $A E^{2} = {(2 \sqrt{3})}^{2} + {(2 \sqrt{3})}^{2} - 2.2 \sqrt{3} .2 \sqrt{3} . c os120 °$

$\Rightarrow$ AE² = 36

$\Rightarrow$ AE = 6

Vì chất điểm A ở trạng thái cân bằng nên hai lực $\vec{F}$ và $\vec{F_{3}}$ ngược hướng và có cường độ bằng nhau

Tức là hai vectơ $\vec{A E}$ và $\vec{A D}$ là hai vectơ đối nhau

Vậy độ lớn của lực bằng 6 N.

Xem thêm các bài giải sách bài tập Toán lớp 10 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Trang trước Trang sau

Giải bài tập lớp 10 Kết nối tri thức khác