Một chiếc oto được đặt trên mặt đáy dưới của một khung sắt có dạng hình hộp chữ nhật với đáy trên là hình chữ nhật ABCD, mặt phẳng (ABCD) song song với mặt phẳng nằm ngang . Khung sắt có được buộc vào móc E của chiếc cần cẩu sao cho các đoạn dây cáp EA, EB, EC, ED có độ dài bằng nhau và cùng tạo với mặt phẳng (ABCD) một góc bằng 60\(^\circ \) (hình 16). Chiếc cần cẩu kéo khung sắt lên theo phương thẳng đứng. Tính trọng lượng của chiếc xe oto (làm tròn đến hàng đơn vị), biết rằng các lực căng \(\overrightarrow {{F_1}}\), \(\overrightarrow {{F_2}}\), \(\overrightarrow {{F_3}}\), \(\overrightarrow {{F_4}} \) đều có cường độ là 4700 N và trọng lượng của khung sắt là 3000 N.
Sử dụng tính chất của hình chóp, tính chất trung điểm của vecto để tìm vecto hợp lực.
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông để tính toán.
Gọi \({A_1},{B_1},{C_1},{D_1}\) lần lượt là các điểm sao cho \(\overrightarrow {E{A_1}} = \overrightarrow {{F_1}} \), \(\overrightarrow {E{B_1}} = \overrightarrow {{F_2}} \), \(\overrightarrow {E{C_1}} = \overrightarrow {{F_3}} \), \(\overrightarrow {E{D_1}} = \overrightarrow {{F_4}} \).
Vì EA, EB, EC, ED có độ dài bằng nhau và cùng tạo với mặt phẳng (ABCD) một góc bằng \({60^o}\) nên \(E{A_1}\), \(E{B_1}\), \(E{C_1}\), \(E{D_1}\) bằng nhau và cùng tạo với mặt phẳng \(({A_1}{B_1}{C_1}{D_1})\) một góc bằng \({60^o}\).
Vì ABCD là hình chữ nhật nên \({A_1}{B_1}{C_1}{D_1}\) cũng là hình chữ nhật.
Gọi O là tâm của hình chữ nhật \({A_1}{B_1}{C_1}{D_1}\). Khi đó dễ dàng chứng minh \(\overrightarrow {EO} \) vuông góc với đáy và cùng hướng với trọng lực.
Do đó, góc giữa đường thẳng \(E{A_1}\) và mặt phẳng \(({A_1}{B_1}{C_1}{D_1})\) bằng \(\widehat {E{A_1}O}\).
Suy ra \(\widehat {E{A_1}O} = {60^o}\).
Ta có \(\left| {\overrightarrow {{F_1}} } \right| = \left| {\overrightarrow {{F_2}} } \right| = \left| {\overrightarrow {{F_3}} } \right| = \left| {\overrightarrow {{F_4}} } \right| = 4700\) (N) nên \(E{A_1} = E{B_1} = E{C_1} = E{D_1} = 4700\).
Tam giác \(E{A_1}O\) vuông tại O nên \(OE = E{A_1}\sin \widehat {E{A_1}O} = 4700\sin {60^o} = 2350\sqrt 3 \).
Vì O là trung điểm của \({A_1}{C_1}\) và \({B_1}{D_1}\) nên:
\(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {E{A_1}} + \overrightarrow {E{C_1}} = 2\overrightarrow {EO} \\\overrightarrow {E{B_1}} + \overrightarrow {E{D_1}} = 2\overrightarrow {EO} \end{array} \right. \)
\(\Rightarrow \overrightarrow {E{A_1}} + \overrightarrow {E{B_1}} + \overrightarrow {E{C_1}} + \overrightarrow {E{D_1}} = 4\overrightarrow {EO} \).
Vì chiếc khung sắt chứa xe ô tô ở vị trí cân bằng nên \(\overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_3}} + \overrightarrow {{F_4}} = \overrightarrow P \), ở đó \(\overrightarrow P \) là trọng lực tác dụng lên khung sắt chứa xe ô tô.
Suy ra trọng lượng của khung sắt chứa chiếc xe ô tô là:
\(\left| {\overrightarrow P } \right| = 4\left| {\overrightarrow {EO} } \right| = 4.2350\sqrt 3 = 9400\sqrt 3 \) (N).
Vì trọng lượng của khung sắt là 3 000 N nên trọng lượng của chiếc xe ô tô là \(9400\sqrt 3 - 3000 \approx 13281\) (N).
Cân bằng lực
Nếu một vật thể đứng yên hoặc chuyển động với vận tốc không đổi, thì tổng hợp tất cả các lực tác dụng lên vật đó phải bằng không (hay hợp lực bằng vectơ-không). Trong trường hợp này, chiếc đèn chùm được treo và đứng yên, nên nó đang ở trạng thái cân bằng tĩnh.
Công thức tính trọng lực
Trọng lực $\overrightarrow{P}$ là lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên một vật, có hướng thẳng đứng xuống dưới. Độ lớn của trọng lực được tính bằng công thức P = mg, trong đó m là khối lượng của vật và g là gia tốc trọng trường.
Tính chất trung điểm của vecto
Với I là trung điểm của AB và điểm M bất kì, ta có $\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB}=2\overrightarrow{MI}$.
Các bài tập cùng chuyên đề
Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là hình bình hành. Gọi E, F lần lượt là các điểm thuộc các cạnh SA, SB sao cho \(SE = \frac{1}{3}SA,SF = \frac{1}{3}SB\). Chứng minh rằng \(\overrightarrow {EF} = \frac{1}{3}\overrightarrow {DC} \).
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A’B’C’ (H.2.25). Tính các góc \(\left( {\overrightarrow {AA'} ,\overrightarrow {BC} } \right)\) và \(\left( {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {A'C'} } \right)\).
Cho hình lăng trụ tứ giác đều ABCD.A’B’C’D’ có độ dài mỗi cạnh đáy bằng 1 và độ dài mỗi cạnh bên bằng 2. Hãy tính góc giữa các cặp vectơ sau đây và tính tích vô hướng của mỗi cặp vectơ đó:
a) \(\overrightarrow {AA'} \) và \(\overrightarrow {C'C;} \)
b) \(\overrightarrow {AA'} \) và \(\overrightarrow {BC;} \)
c) \(\overrightarrow {AC} \) và \(\overrightarrow {B'A'} \).
Cho hình chóp S.ABC. Trên cạnh SA, lấy điểm M sao cho \(SM = 2AM\). Trên cạnh BC, lấy điểm N sao cho \(CN = 2BN\). Chứng minh rằng \(\overrightarrow {MN} = \frac{1}{3}\left( {\overrightarrow {SA} + \overrightarrow {BC} } \right) + \overrightarrow {AB} \).
Cho tứ diện ABCD. Lấy G là trọng tâm của tam giác BCD. Khẳng định nào sau đây là sai?
A. \(\overrightarrow {BG} + \overrightarrow {CG} + \overrightarrow {DG} = \overrightarrow 0 \).
B. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AC} + \overrightarrow {AD} = 3\overrightarrow {AG} \).
C. \(\overrightarrow {BC} + \overrightarrow {BD} = 3\overrightarrow {BG} \).
D. \(\overrightarrow {GA} + \overrightarrow {GB} + \overrightarrow {GC} + \overrightarrow {GD} = \overrightarrow 0 \).
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’. Lấy M là trung điểm của đoạn thẳng CC’. Vectơ \(\overrightarrow {AM} \) bằng
A. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {AA'} \).
B. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \frac{1}{2}\overrightarrow {AA'} \).
C. \(\overrightarrow {AB} + \frac{1}{2}\overrightarrow {AD} + \frac{1}{2}\overrightarrow {AA'} \).
D. \(\frac{1}{2}\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {AA'} \).
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’. Khẳng định nào dưới đây là sai?
A. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {CC'} = \overrightarrow {AB'} \).
B. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {AA'} = \overrightarrow {AC'} \).
C. \(\overrightarrow {AD} + \overrightarrow {BB'} = \overrightarrow {AD'} \).
D. \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {CC'} = \overrightarrow {AC'} \).
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’, gọi G là trọng tâm của tam giác BDA’.
a) Biểu diễn \(\overrightarrow {AG} \) theo \(\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AD} \) và \(\overrightarrow {AA'} \).
b) Từ câu a, hãy chứng tỏ ba điểm A, G và C’ thẳng hàng.
Cho tứ diện ABCD, chứng minh rằng:
a) \(\overrightarrow {AB} .\overrightarrow {CD} + \overrightarrow {AC} .\overrightarrow {DB} + \overrightarrow {AD} .\overrightarrow {BC} = 0\);
b) Nếu \(AB \bot CD\) và \(AC \bot BD\) thì \(AD \bot BC\).
Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ có cạnh bằng a. Gọi G là trọng tâm của tam giác BC’D’.
a) Chứng minh rằng \(\overrightarrow {AG} = \frac{2}{3}\left( {\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {AA'} } \right)\).
b) Tính theo a độ dài đoạn thẳng AG.
Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ có cạnh bằng a. Gọi G là trọng tâm của tam giác BC’D’.
a) Chứng minh rằng \(\overrightarrow {AG} = \frac{2}{3}\left( {\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {AA'} } \right)\).
b) Tính theo a độ dài đoạn thẳng AG.
Một lực tĩnh điện \(\overrightarrow F \) tác động lên điện tích điểm M trong điện trường đều làm cho M dịch chuyển theo đường gấp khúc MNP (Hình 29). Biết \(q = {2.10^{ - 12}}C\), vectơ điện trường có độ lớn \(E = 1,{8.10^5}\)N/C và d = MH = 5mm. Tính công A sinh bởi lực tĩnh điện \(\overrightarrow F \).
Phát biểu nào sau đây là đúng?
-
A.
Với hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) bất kì và số thực \(k\), ta có \(k(\overrightarrow a - \overrightarrow b ) = k\overrightarrow a - \overrightarrow b \)
-
B.
Với hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) bất kì và số thực \(k\), ta có \(k(\overrightarrow a + \overrightarrow b ) = k\overrightarrow a - k\overrightarrow b \)
-
C.
Với hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) bất kì và số thực \(k\), ta có \(k(\overrightarrow a - \overrightarrow b ) = k\overrightarrow a \overrightarrow b \)
-
D.
Với hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) bất kì và số thực \(k\), ta có \(k(\overrightarrow a + \overrightarrow b ) = k\overrightarrow a + k\overrightarrow b \)
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’.
a) Các vecto bằng với vecto \(\overrightarrow {AB} \) là \(\overrightarrow {DC} ,\overrightarrow {D'C'} ,\overrightarrow {A'B'} \)
b) Vecto đối của vecto \(\overrightarrow {A'A} \) là \(\overrightarrow {B'B} \)
c) \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {DC} = 2\overrightarrow {A'B'} \)
d) \(\overrightarrow {BB'} - \overrightarrow {CA} = \overrightarrow {C'A} \)
Trong không gian cho điểm O và bốn điểm A, B, C, D không thẳng hàng. Điều kiện cần và đủ để A, B, C, D tạo thành hình bình hành là?
-
A.
\(\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} + \overrightarrow {OC} + \overrightarrow {OD} = \overrightarrow 0 \)
-
B.
\(\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OC} = \overrightarrow {OB} + \overrightarrow {OD} \)
-
C.
\(\overrightarrow {OA} + \frac{1}{2}\overrightarrow {OB} = \overrightarrow {OC} + \frac{1}{2}\overrightarrow {OD} \)
-
D.
\(\overrightarrow {OA} + \frac{1}{2}\overrightarrow {OC} = \overrightarrow {OB} + \frac{1}{2}\overrightarrow {OD} \)
Cho ba vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) không đồng phẳng. Xét các vecto \(\overrightarrow x = 2\overrightarrow a - \overrightarrow b \); \(\overrightarrow y = - 4\overrightarrow a + 2\overrightarrow b \); \(\overrightarrow z = - 3\overrightarrow b - 2\overrightarrow c \). Chọn khẳng định đúng?
-
A.
Hai vecto \(\overrightarrow y ,\overrightarrow z \) cùng phương
-
B.
Hai vecto \(\overrightarrow x ,\overrightarrow y \) cùng phương
-
C.
Hai vecto \(\overrightarrow x ,\overrightarrow z \) cùng phương
-
D.
Ba vecto \(\overrightarrow x ,\overrightarrow y ,\overrightarrow z \) đồng phẳng.
Cho hình hộp chữ nhật \(ABCD.{A_1}{B_1}{C_1}{D_1}\) có \(AB = a\), \(BC = 2a\), \(A{A_1} = 3a\).
a) \(\left( {\overrightarrow {A{B_1}} ;\overrightarrow {{C_1}D} } \right) = {45^o}\)
b) \(\overrightarrow {{A_1}B} .\overrightarrow {{D_1}D} = 9{a^2}\)
c) \(\overrightarrow {AC} .\overrightarrow {AD} = \overrightarrow {{C_1}{A_1}} .\overrightarrow {{C_1}{B_1}} \)
d) \(\overrightarrow {{A_1}{D_1}} .\overrightarrow {{C_1}C} = 0\)
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành tâm O và G là trọng tâm tam giác SBD.
a) \(\overrightarrow {SG} = \frac{2}{3}\overrightarrow {SO} \)
b) \(\overrightarrow {AS} + \overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AD} = \overrightarrow {AG} \)
c) \(\overrightarrow {SA} + \overrightarrow {SC} = 3\overrightarrow {SG} \)
d) \(\overrightarrow {SA} + \overrightarrow {SB} + \overrightarrow {SC} + \overrightarrow {SD} = 12\overrightarrow {GO} \)
Trong các khẳng định sau, khẳng định nào sai?
-
A.
Vecto trong không gian là một đoạn thẳng có hướng
-
B.
Hai vecto cùng phương là hai vecto có giá song song hoặc trùng nhau
-
C.
Hai vecto bằng nhau là hai vecto cùng hướng và có độ dài bằng nhau
-
D.
Hai vecto cùng phương thì cùng hướng
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’.
a) \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {B'C'} + \overrightarrow {DD'} = \overrightarrow {AC'} \)
b) \(\overrightarrow {BD} + \overrightarrow {DD'} + \overrightarrow {B'D'} = \overrightarrow {BB'} \)
c) \(\overrightarrow {AC} + \overrightarrow {BA'} + \overrightarrow {DB} + \overrightarrow {C'D} = \overrightarrow 0 \)
d) \(\overrightarrow {AB'} = \overrightarrow {C'D} \)
Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’.
a) \(\overrightarrow {A'A} = - \overrightarrow {CC'} \)
b) \(\overrightarrow {BA'} = \overrightarrow {CD'} \)
c) \(\overrightarrow {A'A} + \overrightarrow {A'B'} + \overrightarrow {A'D'} = \overrightarrow {A'C} \)
d) \(\overrightarrow {C'C} + \overrightarrow {AB} + \overrightarrow {B'C'} = 2\overrightarrow {A'C} \)
Cho tứ diện ABCD có AB = AC = AD và \(\widehat {BAC} = \widehat {BAD} = {60^o}\). Hãy xác định góc giữa cặp vecto \(\overrightarrow {AB} \) và \(\overrightarrow {CD} \).
-
A.
\({60^o}\)
-
B.
\({45^o}\)
-
C.
\({120^o}\)
-
D.
\({90^o}\)
Cho hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) thỏa mãn \(\left| {\overrightarrow a } \right| = \left| {\overrightarrow b } \right| = 1\) và \(\overrightarrow a .\overrightarrow b = 3\). Độ dài vecto \(3\overrightarrow a + 5\overrightarrow b \) là?
-
A.
\(5\sqrt 5 \)
-
B.
\(\sqrt {124} \)
-
C.
8
-
D.
124
Cho hình chóp S.ABCD.
a) Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {CD} + \overrightarrow {DA} = \overrightarrow 0 \)
b) Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu \(\overrightarrow {AB} = \overrightarrow {CD} \)
c) Nếu có \(\overrightarrow {SB} + \overrightarrow {SD} = \overrightarrow {SA} + \overrightarrow {SC} \) thì tứ giác ABCD là hình bình hành
d) Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AC} = \overrightarrow {AD} \)
Cho ba vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) không đồng phẳng. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
-
A.
Nếu \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) không đồng phẳng thì từ \(m\overrightarrow a + n\overrightarrow b + p\overrightarrow c = \overrightarrow 0 \) ta suy ra m = n = p = 0
-
B.
Nếu có \(m\overrightarrow a + n\overrightarrow b + p\overrightarrow c = \overrightarrow 0 \), trong đó \({m^2} + {n^2} + {p^2} > 0\) thì \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) đồng phẳng
-
C.
Với ba số thực m, n, p thỏa mãn \(m + n + p \ne 0\) ta có \(m\overrightarrow a + n\overrightarrow b + p\overrightarrow c = \overrightarrow 0 \) thì \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) đồng phẳng
-
D.
Nếu giá của \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) đồng quy thì \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \) đồng phẳng
Cho tứ diện hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh bằng a và các cạnh bên đều bằng a. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AD và SD. Số đo góc (MN,SC) bằng
-
A.
\({45^o}\)
-
B.
\({30^o}\)
-
C.
\({90^o}\)
-
D.
\({60^o}\)
Cho hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \ne 0\). Xác định góc giữa hai vecto \(\overrightarrow a ,\overrightarrow b \) khi \(\overrightarrow a .\overrightarrow b = - \left| {\overrightarrow a } \right|.\left| {\overrightarrow b } \right|\).
-
A.
\(\alpha = {180^o}\)
-
B.
\(\alpha = {0^o}\)
-
C.
\(\alpha = {90^o}\)
-
D.
\(\alpha = {45^o}\)
Cho tứ diện ABCD có các cạnh đều bằng a.
a) \(\overrightarrow {AD} + \overrightarrow {CB} + \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {DA} = \overrightarrow 0 \)
b) \(\overrightarrow {AB} .\overrightarrow {BC} = - \frac{{{a^2}}}{2}\)
c) \(\overrightarrow {AC} .\overrightarrow {AD} = \overrightarrow {AC} .\overrightarrow {CD} \)
d) \(AB \bot CD\)
Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
-
A.
Vì I là trung điểm đoạn AB nên từ O bất kì ta có: \(\overrightarrow {OI} = \frac{1}{2}\left( {\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} } \right)\)
-
B.
Vì \(\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {CD} + \overrightarrow {DA} = \overrightarrow 0 \) nên bốn điểm A, B, C, D đồng phẳng
-
C.
Vì \(\overrightarrow {NM} + \overrightarrow {NP} = \overrightarrow 0 \) nên N là trung điểm của đoạn NP
-
D.
Từ hệ thức \(\overrightarrow {AB} = 2\overrightarrow {AC} - 8\overrightarrow {AD} \) ta suy ra ba vecto \(\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} ,\overrightarrow {AD} \) đồng phẳng
Cho hình lập phương ABCD.EFGH. Hãy xác định góc giữa cặp vecto \(\overrightarrow {AB} \) và \(\overrightarrow {EG} \)?
-
A.
\({90^o}\)
-
B.
\({60^o}\)
-
C.
\({45^o}\)
-
D.
\({120^o}\)
Danh sách bình luận