Глаголы обхватить и охватить представлены в первых своих  значениях как синонимы не только в словаре С. А. Кузнецова, но и в словаре под ред. Д. Н. Ушакова, в словаре С. И. Ожегова и некоторых других. Здесь даётся устаревший взгляд на соотношение этих глаголов, современная лингвистика рассматривает их не как синонимы, а как паронимы (то есть слова, имеющие схожее написание и  произношение, но разные значения). Поэтому в современном русском языке нельзя сказать он охватил колени руками, охватил стакан, медведь охватил ствол, пламя обхватило дом, толпа обхватила дерущихся и т. п. – это всё устаревшие употребления, пришедшие из XIX века. В современном языке синонимичность сохранилась только в одном значении: «плотно облечь, расположившись вокруг», то есть можно и обхватить, и охватить предмет обручем, кольцом, ремнём, поясом и т. п.
Оба глагола с течением времени существенно разошлись семантически. За глаголом обхватить осталось значение механического действия «заключить в сомкнутые руки, кисти рук» (обхватить стакан, ствол,  голову), что распространяется также на животных: медведь обхватил ствол дерева, осьминог обхватил добычу щупальцами и т. п.
Глагол охватить имеет более широкую семантику, которая далеко отходит от первоначального механического действия в область физических явлений «заполнить собой, поглотить» (пламя охватило постройку, нас охватил туман) и далее в сферы пространственных представлений (эпидемия охватила ещё один регион, волнения охватили всю страну, все сотрудники института охвачены подпиской на газеты, компьютеризация охватила все школы); органов чувств (тишина охватила поля, заря охватила полнеба, нас охватил холод); эмоциональные сферы (нас охватила радость, женщину охватило дурное предчувствие, всех охватили сомнения); ментальные сферы (охватить сознанием бесконечность Вселенной, охвати умом противоречия, статья охватывает весь круг поставленных задач).
Представленная здесь информация не исчерпывает всей полноты развития семантики глагола охватить, лишь дает представление о многообразии его значений, что свидетельствует о паронимических, а отнюдь не синонимических связях с глаголом обхватить.

(В ответе использован материал словарных статей Обхватить и Охватить из находящегося в работе "Словаря русского языка XXI века" под ред. проф. Г. Н. Скляревской.)

Вряд ли эти сведения будут в учебниках. Вы же не рассчитываете, например, в учебнике по физике найти серьезный ответ на вопрос "Зачем нужна физика?". Функции правописания в Вашем вопросе - это и есть разные ответы на вопрос "Зачем писать грамотно?". Грамотное письмо нужно, во-первых, для понимания текста (например, что такое "оптека" - оптика или аптека?). Во-вторых, письмо выполняет культурную функцию, выступает как хранитель языковых традиций, как связующее звено между поколениями людей. Наконец, правила письма можно сопоставить с правилами дорожного движения – они регулируют, упорядочивают нашу письменную речь. Для чего еще нужно обучаться грамотному письму? Подумайте, и наверняка Вы найдете десятки других причин.

Проблема состоит в том, что разные ученые (в том числе и составители словарей) по-разному оценивают степень устойчивости тех или иных сочетаний, поэтому могут либо причислять, либо не причислять их к фразеологизмам. Например, в двухтомном "Фразеологическом словаре современного русского литературного языка" под редакцией А. Н. Тихонова, который понимает фразеологию максимально широко, зафиксированы фразеологизмы иметь за душой (за душой ничего — это, в сущности, его вариант), душа в пятки ушла, радостно на душе. Сочетание с дорогой душой в этом длинном списке не числится, однако в нем есть со всей душой, с открытой душой, с чистой душой, так что отсутствие фразеологизма с дорогой душой можно счесть досадным упущением. Поэтому приходится констатировать, что задание некорректно, так как все приведенные в нем сочетания со словом душа можно считать фразеологически связанными. 

Строгих правил в данном случае нет. Но если всё же обратиться к названному пособию Д. Э. Розенталя, то можно увидеть, что употребление в предложениях подобного строения формы единственного числа сказуемого он считает более распространенной практикой.

Орфографический словарь на нашем портале отражает нормы, установленные академическим «Русским орфографическим словарем» — преемником академического «Орфографического словаря русского языка» (1956—1999). Слитное написание для слова горнотранспортный рекомендуется орфографическими словарями с 1968 года. Орфографистам хорошо известно значение слова, известно также, что правило о написании сложных прилагательных, на которое Вы ссылаетесь, еще с момента его закрепления в «Правилах русской орфографии и пунктуации» 1956 года работает плохо, оно имеет множество исключений, которые фиксировались всегда словарно, никогда не предлагались в виде полного списка к правилу.

Редактор «Русского орфографического словаря» О. Е. Иванова по поводу правила написания сложных прилагательных 1956 года пишет: «…специалистам известно, что правила написания сложных прилагательных далеки от совершенства, а полного списка исключений к ним никогда не было, нет и быть не может. «Правила русской орфографии и пунктуации» 1956 г. (далее — Правила), которые до сего дня являются единственным законодательно утвержденным сводом правил русского правописания, уже давно оцениваются специалистами как неполные и в ряде случаев не соответствующие современному состоянию письма. В частности, и та норма в § 80 п. 2, которая регулирует написание сложных прилагательных, стала нарушаться едва ли не с первых лет существования Правил. Уже в первом издании «Орфографического словаря русского языка» в том же 1956 г. даны с дефисом, несмотря на легко устанавливаемое подчинительное соотношение частей, например, такие слова: буржуазно-демократический (хотя буржуазная демократия), военно-исторический (хотя военная история; и мн. др. слова с первой частью военно-), врачебно-консультационный (хотя врачебная консультация или консультация врача) и врачебно-контрольный, врачебно-наблюдательный, дорожно-строительный, жилищно-кооперативный, конституционно-демократический, парашютно-десантный, союзно-республиканский, стрелково-спортивный, субъективно-идеалистический, уголовно-процессуальный и др. Позднее появились и многие другие прилагательные, пишущиеся не по правилу (к примеру: авторско-правовой, валютно-обменный, врачебно-консультативный, генно-инженерный, государственно-монополистический, гражданско-правовой, дорожно-ремонтный, дорожно-сигнальный, конституционно-монархический, лечебно-физкультурный, молочно-животноводческий, партийно-номенклатурный, ракетно-технический, химико-технологический, экспериментально-психологический, электронно-лучевой, ядерно-энергетический). В справочниках и пособиях по орфографии никогда не давались списки исключений из данного правила, поскольку просто не представляется возможным отследить все отступления при столь динамично развивающемся словарном составе языка. Считается, что дефисному написанию в этих случаях способствует наличие в первой основе суффиксов относительных прилагательных -н-, -енн-, -ов-, -ск- [Правила 2006: 138] , а также отчасти многослоговость первого компонета, из-за чего слитно написанное слово зрительно воспринимается труднее, коммуникация усложняется. <…> Б.З. Букчина и Л.П. Калакуцкая предложили другое правило, основанное не на принципе семантико-синтаксического соотношения частей, а на формальном критерии. В основе его лежит наличие/отсутствие суффикса в первой части сложного прилагательного как показателя её грамматической оформленности: «дихотомичности орфографического оформления соответствует дихотомичность языкового выражения: есть суффикс в первой части сложного прилагательного — пиши через дефис, нет суффикса — пиши слитно» [Букчина, Калакуцкая 1974: 12–13]. Авторы этой идеи, реализованной в словаре-справочнике «Слитно или раздельно?», отмечали, что «формальный критерий не является и не может быть панацеей от всех бед он может служить руководством лишь в тех случаях, когда написание неизвестно или когда имеются колеблющиеся написания» [Там же: 14].

Однако в русском письме устойчивый сегмент написания сложных прилагательных «по правилам» все-таки существует (впервые сформулировано в [Бешенкова, Иванова 2012: 192–193]). Он формируется при наложении двух основных факторов: смысловое соотношение основ и наличие/отсутствие суффикса в первой части. В той области письма, где данные факторы действуют совместно, в одном направлении, написание прилагательного — слитное или дефисное — предсказуемо и, самое главное, совпадает с действующей нормой письма. Там же, где имеет место рассогласование этих факторов, их разнонаправленное действие, написание непредсказуемо, не выводится из правил, определяется только по словарю. Итак, (I) наличие суффикса в первой части (→дефис) при сочинительном отношении основ (→дефис) дает дефисное написание прилагательного (весенне-летний, испанско-русский, плодово-овощной, плоско-выпуклый); (II) отсутствие суффикса в первой части (→слитно) при подчинительном отношении основ (→слитно) дает слитное написание прилагательного (бронетанковый, валютообменный, грузосборочный, стрессоустойчивый); (III) наличие суффикса (→дефис) при подчинительном отношении основ (→слитно) или отсутствие суффикса (→слитно) при сочинительном отношении основ (→дефис) дают словарное написание (горнорудный и горно-геологический, конноспортивный и военно-спортивный, газогидрохимический и органо-гидрохимический, дачно-строительный, длинноволновый…). Понятно, конечно, что зона словарных написаний среди сложных прилагательных весьма обширна (хотя их много и среди сложных существительных, и среди наречий). Словарными, помимо слов с традиционным устоявшимся написанием, являются и те слова, написание которых выбрано лингвистами из двух или нескольких реально бытующих — на основании критериев кодификации» [Иванова 2020].

Применение любого из описанных выше правил осложняется еще и тем, что существует проблема определения смыслового соотношения основ сложного прилагательного — сочинение или подчинение. О. И. Иванова приводит такие примеры: абстрактно-гуманистический (абстрактный гуманизм? или абстрактный и гуманистический?), абстрактно-нравственный (абстрактная нравственность или абстрактный и нравственный), абстрактно-философский (абстрактный и философский или абстрактная философия), аварийно-сигнальный (аварийные и сигнальные работы или сигнализирующие об аварии работы) [Иванова 2020].

Можно ли усмотреть сочинительные отношения между основами, от которых формально образуется прилагательное горнотранспортный? К подчинительным их отнести нельзя (горнотранспортный — «это не про горный транспорт»), но и как сочинительные эти отношения охарактеризовать нельзя (как, например, в словах звуко-буквенный, спуско-подъемный, рабоче-крестьянский), значение слова более сложное, чем просто объединение значений двух образующих его основ. Таким образом, слово горнотранспортный попадает в область написания по словарю. Словарные написания устанавливаются на основе изучения различных факторов, к которым, в частности, относятся традиция словарной фиксации, практика письма в грамотных текстах, (для терминов) в нормативных документах. 

О фиксации в орфографических словарях мы уже писали выше. В профессиональной литературе, документах встречается и дефисное, и слитное написание (см., например, библиографические описания, включающие слово горнотранспортный в РГБ, название колледжа в Новокузнецке, ГОСТ Р 57071-2016 «Оборудование горно-шахтное. Нормативы безопасного применения машин и оборудования на угольных шахтах и разрезах по пылевому фактору»). 

Эти и другие источники убеждают в том, что унификации написания в профессиональной среде не произошло, рекомендуемое академическими орфографическими словарями с 1968 года слитное написание весьма устойчиво. Совокупность рассмотренных лингвистами факторов пока требует сохранять словарную рекомендацию в надежде на стабилизацию написания в соответствии с лексикографической традицией.

Научные труды, упомянутые в ответе на вопрос

Правила — Правила русской орфографии и пунктуации (1956). Утвержд. АН СССР, Мин. высшего образования СССР, Мин. просвещения РСФСР. Москва: Учпедгиз.

Правила 2006 — Правила русской орфографии и пунктуации. Полный академический справочник. Под ред. В.В. Лопатина. М.: ЭКСМО.

Букчина, Калакуцкая 1974 — Букчина Б.З., Калакуцкая Л.П. (1974) Лингвистические основания орфографического оформления сложных слов. Нерешенные вопросы русского правописания. М.: «Наука». С. 5–14.

Бешенкова, Иванова 2012 — Бешенкова Е.В., Иванова О.Е. (2012) Русское письмо в правилах с комментариями. М.: Издательский центр «Азбуковник».

Иванова 2020 — Иванова О.Е. Об основаниях орфографической кодификации прилагательного крымско-татарский [Электронный ресурс]. Социолингвистика. N 2(2), С. 138–149.

В первом предложении простое глагольное сказуемое есть (здесь это полнозначный глагол существования), а вот во втором предложении все сложнее.

Во-первых, простого глагольного сказуемого в нем нет: это должна быть полнозначная спрягаемая форма глагола, а ее как раз нет. Есть нулевая формальная связка (в настоящем времени она регулярно имеет нулевую форму, в остальных — выражена: Моя мечта была поступить в вуз). Но она потому и называется формальной, что, хотя это спрягаемая форма, она лишена лексического значения и самостоятельным сказуемым быть не может. Сказуемое в этом предложении составное именное, но проблема в том, что́ следует признать его именной частью. На первый взгляд, мечта — подлежащее, сказуемое — (была) поступить. Аналогичное впечатление производит и предложение, в котором инфинитив заменен отглагольным существительным: Моя мечта была поступление в вуз. Однако сказуемые (?) была поступить, была поступление выглядят несколько странно. Кроме того, мы знаем, что именная часть сказуемого может иметь форму не только именительного, но и творительного падежа (ср.: Иванов был врач / Иванов был врачом). Если мы проверим, что в нашем предложении можно менять именительный падеж на творительный, то получим:

*Моя мечта была поступлением в вуз (1);

Моей мечтой было поступление в вуз (2);

Моей мечтой было поступить в вуз (3).

Очевидно, что вариант (1) неприемлем, в то время как (2) и (3) вполне приемлемы.

Таким образом, грамматическими признаками именной части сказуемого в нашем предложении обладает сущ. мечта.

Перед нами «предложение-перевертыш»: его смысловая структура находится в противоречии с его грамматической структурой. Однако в грамматике такая ситуация отнюдь не уникальна: нам же известны, например, конструкции, в которых субъект, который мы привыкли видеть в подлежащем, выражен косвенным дополнением: Комиссией произведен осмотр объекта.

В заключение нужно заметить, что инфинитив выступает в качестве именной части составного именного сказуемого в предложениях типа Споткнуться означало неминуемо упасть. И в этом нет ничего удивительного, если помнить, что инфинитив, в сущности, и есть именная форма глагола, возникшая значительно позднее самих глаголов и позволяющая ему выполнять в предложении любые функции, доступные имени. В спрягаемой форме глагол может быть только сказуемым или его частью, а в инфинитиве — любым членом предложения.

Простым же глагольным сказуемым инфинитив является ТОЛЬКО в редких случаях, когда он используется для обозначения начальной стадии действия с оттенком высокой интенсивности: И царица — хохотать, и плечами пожимать.
 

«Словообразовательный словарь русского языка» в 2-х томах А. Н. Тихонова (3-е изд., 2003) ― фундаментальный труд, не имеющий аналогов в мировой лексикографической практике. Глубокая разработка теоретических основ построения гнездового словообразовательного словаря представлена в теоретическом введении к словарю «Основные понятия русского словообразования», с которым необходимо ознакомиться перед тем, как начать пользоваться словарем. Словарь является новаторским: он составлен на синхроническом уровне, то есть в словообразовательное гнездо входят слова, считающиеся родственными только в современном русском языке.

Глагол преподавать в современном русском языке имеет значение ‘заниматься педагогической деятельностью’; живая семантическая связь с глаголами дать / давать утрачена, поэтому в словаре А. Н. Тихонова это слово фиксируется как непроизводное с основой преподава-, в отличие, например, от производного глагола пораздать (по-раз-да-ть ← раз-да-ть ← да-ть), сохранившего эту связь, на основании чего в нем выделяются корень -да- и две приставки. Для слова преподаватель (‘тот, кто занимается педагогической деятельностью’) основа преподава- является производящей. Эта информация отражена в словаре А. Н. Тихонова, единицей описания которого является словообразовательное гнездо. Выявление непроизводной основы в производящем слове и фиксация производных слов ― задача словообразовательного анализа, эту задачу словарь А. Н. Тихонова решает на синхроническом уровне.

Установление состава морфем в слове требует привлечения формообразовательного и собственно морфемного анализа.

Формообразовательный анализ глагола преподавать позволяет установить, что основа инфинитива и прошедшего времени у этого глагола включает суффикс -ва-: препода-ва-ть, препода-ва-ла, а основа настоящего времени ― суффикc –[j]-: препода-[j-у]т. В результате сопоставления формообразующих основ мы выделяем в словах преподавать и преподаватель глагольный суффикс -ва-.

Морфемный анализ учитывает не только формо- и словообразовательные особенности слов, но и их способность члениться на морфемы по аналогии с одноструктурными образованиями. На этот принцип опираются морфемные словари, в которых в слове преподаватель выделяют приставки пре- и по-, корень -да- (см., например «Словарь морфем русского языка» под ред. А. И. Кузнецовой и Т. Е. Ефремовой).

Таким образом, словообразовательный анализ на синхроническом уровне рассматривает основу преподава- как непроизводную, выступающую в качестве производящей для слова преподаватель. Эта информация отражена в словаре А. Н. Тихонова.

Морфемный анализ (анализ состава слова) предполагает применение дополнительных процедур, так как словообразовательный анализ лишь один из этапов морфемного. Морфемный состав слова преподаватель: пре-по-да (корень)-ва-тель-Ø.

Нет, это не то же самое. 

Во-первых: в этом предложении сущ. труд входит в состав количественно-именного словосочетания сколько труда, только этим объясняется форма Р. п.; количественно-именные словосочетания практически всегда являются одним членом предложения. Поэтому, следуя вашей логике, сказуемым нужно было бы признать вложили сколько труда.

Во-вторых: замена, которую вы предлагаете, не является эквивалентной (в отличие от примеров эквивалентных замен, которые вы приводите). Вложить труд, вложить много труда отнюдь не равнозначно глаголу трудиться — в особенности если учесть, что и вид другой: в первом случае совершенный, во втором — несовершенный. В примерах одержать победу, принять участие собственно глагол выступает в выхолощенном значении, практически утратившем связь с прямыми номинативными значениями тех же глаголов (причем глагол одержать в своем исходном прямом значении в современном русском языке вообще не употребляется, он утрачен), а в выражениях вложить душу, вложить труд связь значения глагола с его основным значением, как и образный перенос, очевидна.

В-третьих: можно вложить много труда, можно вложить много сил, можно вложить душу — какими глаголами можно заменить два последних сочетания? Никакими. И в том числе потому, что глагол вложить в этих выражениях имеет хоть и особое, но отнюдь не выхолощенное лексическое значение. И кстати, существительное в сочетаниях, которые иногда называют аналитическими глаголами, должно быть отглагольным именем действия (что и наблюдается в ваших примерах), но труд таковым не является: не оно образовано от глагола трудиться, а наоборот.

Дело здесь в том, что глагол вложить (как и его видовая пара вкладывать) в таких выражениях используется не в  одном из своих основных значений (посмотрите в словарях — например, в МАСе), а в особом, фразеологически связанном и конструктивно обусловленном значении, поэтому образец вложить душу подается в словарных статьях отдельно, после основных значений, и толкуется тоже отдельно. Вы ощущаете, что вложить много труда и вложить письмо в конверт — конструкции, существенно различные по степени спаянности компонентов, поэтому вам кажется, что сколько труда нельзя отрывать от вложили. Тем не менее, несмотря на эти различия, глагол в этом предложении остается сказуемым, а сколько труда является дополнением. По той простой причине, что фразеологизмом это выражение не является (наличие фразеологически связанного значения не равносильно наличию фразеологизма!), аналитическим глаголом типа одержать победу — тоже.

Существительное и прилагательное в функции именной части составного сказуемого могут стоять как в форме именительного, так и в форме творительного падежа; ср.: И в семье его Савельич был свой человек (Мельников-Печерский). – И у Ивашиных он был своим человеком (Чехов):

1) обычно в этих случаях именительный падеж существительного указывает на устойчивый признак предмета, на постоянно присущую ему качественную характеристику, а творительный падеж – на временный признак. Ср. у Пушкина: Германн был сын обрусевшего немца. – Бопре в отечестве своем был парикмахером, потом в Пруссии солдатом. Однако это разграничение не проводится последовательно, например: А Давид... был сначала пастух (В. Панова) (употреблена форма именительного падежа, хотя указывается временный признак); Дом, мимо которого бежала Аночка, был городской школой (Федин) (употреблена форма творительного падежа, хотя имеется в виду постоянный признак);

2) при отсутствии связки употребляется форма именительного падежа, например: Мой отец врач. Постановка именного сказуемого в форме творительного падежа встречается в разговорной речи, причем только у существительных, обозначающих род деятельности, профессию, состояние, например: У меня мать здесь учительницей (Федин); Он в штабе дивизии связистом (Казакевич) Такой же разговорный характер имеет конструкция с именительным падежом при глаголе считаться, например: Я грубиян считаюсь... (А.Н. Островский). Ср. литературную форму: Рощин считался хорошим стрелком (А.Н. Толстой);

3) при глаголе звать употребляется как именительный, так и творительный падеж, например: ...Все звали ее Люба (Фадеев); ...Звали его Иваном Ивановичем (Гаршин);

4) при глаголах называться, зваться обычно употребляется творительный падеж, например: Мать сшила мне гимнастерку и штаны из какой-то материи, которая называлась «чертовой кожей» (Гайдар); ...Проводят по морю ту же непроходимую черту, которая на земле зовется границей (Л. Соболев). Форма именительного падежа вносит разговорный оттенок, например: Ну, серьги мои с зажимом клипсы называются (В. Панова). При географических наименованиях обычно употребляется именительный падеж, например: Потом и вся местность кругом стала зваться Игарка (А. Кожевников);

5) имя прилагательное в составном сказуемом независимо от типа связки (незнаменательные или знаменательные глаголы-связки) обладает большей свободой в выборе формы творительного или именительного падежей. Но творительный падеж свойствен книжной речи, а именительный – разговорной. Я бываю гадкая... (Л. Толстой). – Когда же я бываю любезным!(Тургенев). Мысль Викентия Алексеевича шла примерно теми же ходами, что и прохоровская, ассоциации были тождественными (В. Липатов). – Парень-то был ядреный, в плечах широкий (В. Белов).

Морфемный анализ слова вынуть (вынул) может быть выполнен по-разному, выбор решения определяется подходом к описанию морфемной структуры слов.

В «Словаре морфем русского языка» под. ред. А. И. Кузнецовой и Т. Е. Ефремовой это слово считается словом с нулевым корнем, в котором выделяются приставка вы- и суффикс ну-. По мнению авторов словаря, членение слова на морфемы должно осуществляться на максимальную историческую глубину, поэтому вариантами нулевого корня (алломорфами) в этом словаре считаются следующие морфемы: -им- (иметь), -ем- (восприемник), -ём- (отъём), -ым- (отымать); -ним- (воспринимать, отнимать, вынимать); -ня- (воспринять, отнять); -я- (отъять). Установить словообразовательные связи между рядом слов с этими вариантами корня в современном языке зачастую затруднительно.

Противоположная позиция представлена в словообразовательных словарях, прежде всего в «Словообразовательном словаре» А. Н. Тихонова. В этом словаре слово вынуть считается непроизводным, так как без привлечения исторического анализа невозможно предложить для него производящее слово и точно установить значение корня. А следовательно, слово состоит из корня выну- и показателя инфинитива -ть. От непроизводного глагола вынуть, по А. Н. Тихонову, образуется глагол вынимать (алломорф корня ― выним-) и существительное выем (алломорф корня выем-).

Однако глагольная приставка вы- и глагольный суффикс -ну- обладают достаточно ярким собственным значением и в этом значении регулярно выделяются в других глаголах. Ср.: выбросить, вынырнуть, выпорхнуть, выпрыгнуть, вытолкнуть и др. Поскольку морфемный анализ, кроме учета формо- и словообразующей структуры слова, предполагает членение по аналогии, представляется обоснованным выделять в слове вынуть приставку вы- и суффикс ну-. Корень можно рассматривать как нулевой или считать, что слово не имеет корня, поскольку материально в современном языке он не выражен. Тем не менее необходимо понимать, что различные исторические процессы привели к тому, что в этом слове на определенном этапе сонанты слились в корень из одного звука ― звука н. При соединении этого корня с суффиксом ну- в слове произошло наложение морфем, подобное явление можно наблюдать, например, при образовании слова розоватый ← розов-ый + суффикс -оват- (накладывается ов из розов- и ов из -оват) и во многих других случаях словопроизводства. При таком подходе в слове вынуть мы выделим корень -н-, на который наложился суффикс -ну-. В форме вынул присутствует также формообразующиий суффикс -л- и нулевое окончание.