Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng phần một.
### 1. Tính lực $F_n$
Trước tiên, ta cần tính trọng lượng $P$ của hệ. Trọng lượng $P$ được tính bằng công thức:
\[
P = (m_x + 2m) \cdot g
\]
Trong đó:
- $m_x = 10~kg$ (khối lượng xe)
- $m = 50~kg$ (khối lượng mỗi bao xi măng)
- $g \approx 9,81~m/s^2$ (gia tốc trọng trường)
Tính trọng lượng $P$:
\[
P = (10 + 2 \cdot 50) \cdot 9,81 = (10 + 100) \cdot 9,81 = 110 \cdot 9,81 \approx 1079,1~N
\]
Tiếp theo, ta áp dụng định luật cân bằng mô men quanh điểm tựa. Ta có:
\[
F_n \cdot d_1 = P \cdot d_2
\]
Thay các giá trị vào:
\[
F_n \cdot 1,4 = 1079,1 \cdot 0,6
\]
Giải phương trình để tìm $F_n$:
\[
F_n = \frac{1079,1 \cdot 0,6}{1,4} \approx \frac{647,46}{1,4} \approx 461,04~N
\]
Vậy lực $F_n \approx 461,04~N$.
### 2. Tính công lực $F$ thực hiện trên cả quãng đường
#### a. Tính công lực $F$
Để tính công $A$ mà lực $F$ thực hiện, ta cần diện tích dưới đồ thị lực $F$ theo quãng đường $S$. Nhìn vào đồ thị, ta thấy có 2 hình chữ nhật và 1 hình tam giác.
- Diện tích hình chữ nhật 1:
- Chiều dài = 20m, chiều cao = 200N
- Diện tích = $20 \cdot 200 = 4000~J$
- Diện tích hình chữ nhật 2:
- Chiều dài = 20m, chiều cao = 100N
- Diện tích = $20 \cdot 100 = 2000~J$
- Diện tích hình tam giác:
- Đáy = 20m, chiều cao = 100N
- Diện tích = $\frac{1}{2} \cdot 20 \cdot 100 = 1000~J$
Tổng công $A$:
\[
A = 4000 + 2000 + 1000 = 7000~J
\]
#### b. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của công $A$ vào quãng đường $S$
Để vẽ đồ thị, ta sẽ có các điểm như sau:
- Tại $S = 0~m$, $A = 0~J$.
- Tại $S = 20~m$, $A = 4000~J$.
- Tại $S = 40~m$, $A = 6000~J$.
- Tại $S = 60~m$, $A = 7000~J$.
Đồ thị sẽ có dạng như sau:
- Tăng nhanh từ $0$ đến $4000~J$ (hình chữ nhật).
- Tăng từ $4000~J$ đến $6000~J$ (hình chữ nhật).
- Tăng từ $6000~J$ đến $7000~J$ (hình tam giác).
### Kết luận
1. Lực $F_n \approx 461,04~N$.
2. Công lực $F$ thực hiện trên cả quãng đường là $A = 7000~J$.