Tính độ dài dây cua – roa mắc qua hai ròng rọc trên theo r

Gọi \[AM,{\rm{ }}AP\]là 2 tiếp tuyến chung của \[\left( O \right)\]và \[\left( I \right)\].
\[ \Rightarrow OA\] là phân giác của \[\widehat {MAP}\]\[ \Rightarrow \widehat {MAO} = 60^\circ :2 = 30^\circ \].
Ta có \[\Delta AMO\] và \[\Delta ANI\] là tam giác nửa đều \[ \Rightarrow OI = 8r - 2r = 6r\].
Mặt khác \[IM' \bot OM\] nên tứ giác \[MM'IN\] là hình chữ nhật\[ \Rightarrow MN = M'I\].
Theo định lý Pitago trong tam giác vuông \[OM'I\]:
\[M'I = \sqrt {I{M^2} - O{M^2}} = 3r\sqrt 3 \]
Ta có \[\widehat {NIQ} = 120^\circ = \widehat {MOP}\]
Số đo cung lớn MP⏜=240°.
Độ dài cung nhỏ là \[{l_1} = \frac{{2\pi r}}{3}\].
Độ dài cung lớnlà: \[{l_2} = \frac{{16\pi r}}{3}\].
Độ dài hai đoạn \[MN\] và \[PQ\] của ròng rọc : \[2MN = 2.3r\sqrt 3 = 6r\sqrt 3 \].
Vậy độ dài của dây cua-roa là :
\[2MN + {l_1} + {l_2} = 6r\sqrt 3 + \frac{{2\pi r}}{3} + \frac{{16\pi r}}{3} = 6r\left( {\pi + \sqrt 3 } \right)\].