Câu 5.
Trước tiên, ta cần xác định các vectơ từ điểm đặt S đến các điểm chạm mặt đất A, B, C.
- Vectơ $\overrightarrow{SA} = (0 - 0, -6 - 0, 0 - 20) = (0, -6, -20)$
- Vectơ $\overrightarrow{SB} = (3\sqrt{3} - 0, 3 - 0, 0 - 20) = (3\sqrt{3}, 3, -20)$
- Vectơ $\overrightarrow{SC} = (-3\sqrt{3} - 0, 3 - 0, 0 - 20) = (-3\sqrt{3}, 3, -20)$
Do ba lực $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}, \overrightarrow{F_3}$ có độ lớn bằng nhau và chúng tác dụng lên giá đỡ, ta có thể suy ra rằng tổng của ba lực này phải bằng trọng lượng của điện thoại, tức là 2N. Vì vậy, mỗi lực sẽ có độ lớn là $\frac{2}{3}$ N.
Ta giả sử tọa độ của lực $\overrightarrow{F_1}$ là $(a, b, c)$. Do ba lực có độ lớn bằng nhau và cùng hướng với các vectơ $\overrightarrow{SA}, \overrightarrow{SB}, \overrightarrow{SC}$, ta có thể viết:
\[
\overrightarrow{F_1} = k \cdot \overrightarrow{SA}
\]
\[
\overrightarrow{F_2} = k \cdot \overrightarrow{SB}
\]
\[
\overrightarrow{F_3} = k \cdot \overrightarrow{SC}
\]
Trong đó, $k$ là hằng số tỷ lệ. Ta biết rằng tổng của ba lực này phải bằng 2N, do đó:
\[
|\overrightarrow{F_1}| + |\overrightarrow{F_2}| + |\overrightarrow{F_3}| = 2
\]
Vì độ lớn của mỗi lực là $\frac{2}{3}$ N, ta có:
\[
3 \cdot \left| k \cdot \overrightarrow{SA} \right| = 2
\]
\[
3 \cdot k \cdot |\overrightarrow{SA}| = 2
\]
\[
3 \cdot k \cdot \sqrt{0^2 + (-6)^2 + (-20)^2} = 2
\]
\[
3 \cdot k \cdot \sqrt{36 + 400} = 2
\]
\[
3 \cdot k \cdot \sqrt{436} = 2
\]
\[
3 \cdot k \cdot 2\sqrt{109} = 2
\]
\[
k = \frac{1}{3 \cdot \sqrt{109}}
\]
Do đó, tọa độ của lực $\overrightarrow{F_1}$ là:
\[
\overrightarrow{F_1} = \left(0, -6 \cdot \frac{1}{3 \cdot \sqrt{109}}, -20 \cdot \frac{1}{3 \cdot \sqrt{109}}\right)
\]
\[
\overrightarrow{F_1} = \left(0, -\frac{2}{\sqrt{109}}, -\frac{20}{3 \cdot \sqrt{109}}\right)
\]
Tọa độ của lực $\overrightarrow{F_1}$ là $(a, b, c) = \left(0, -\frac{2}{\sqrt{109}}, -\frac{20}{3 \cdot \sqrt{109}}\right)$.
Bây giờ, ta tính $T = 2a + 5b + 6c$:
\[
T = 2 \cdot 0 + 5 \cdot \left(-\frac{2}{\sqrt{109}}\right) + 6 \cdot \left(-\frac{20}{3 \cdot \sqrt{109}}\right)
\]
\[
T = 0 - \frac{10}{\sqrt{109}} - \frac{120}{3 \cdot \sqrt{109}}
\]
\[
T = - \frac{10}{\sqrt{109}} - \frac{40}{\sqrt{109}}
\]
\[
T = - \frac{50}{\sqrt{109}}
\]
Vậy $T = - \frac{50}{\sqrt{109}}$.