こんにちは、理学療法士で
学校教員のダイ吉です！
本日の内容は、モーメントに関する問題です。
物理の問題に対して、軽いアレルギーがある人って多いんじゃないでしょうか。
僕は、この分野を捨ててます！
いや、ドヤ顔されても…。
でも、大丈夫！
今日は、簡単な公式と計算に慣れて貰えれば、国家試験で簡単に３点が貰えるってことを証明したいと思います。
それでは、解説していきますね。
モーメントとは
モーメントは、「回転する能力」です。
PTとOTの国家試験では、この回転する力の強さを計算させる問題が出題されます。
そんなん習ってないよ。
いや、もう習っているはず。
公園のシーソーを思い出して下さい。
体重が重ければ、回転する力が強くなる。
支点から離れると、回転する力が強くなる。
たとえ物理を勉強していなくても、日常生活から学んでいるんですね。
プク太くんなら、
強いモーメントが生じるね。
ほ、放っておいてよ。
ね、習っていたでしょ？
モーメントの求め方
力点に掛かる重さは［N］、支点から力点までの距離は［ｍ］で計算します。
Nはニュートンで、１ｋｇあたり約１０Nで計算します。※厳密には９.８N
モーメントの求め方は、重さ × 距離 になるため、以下の公式を覚えておきましょう。
【モーメントの公式】
① 重さ[N] × 距離[ｍ] ＝ モーメント[Nm]
② １ｋｇｗ＝ 約１０Nm
このように、回転する能力の強さというのは、Nm（ニュートンメートル）という単位で表すことができます。
例えば、支点から２m の場所に、１ｋｇの重りを置いた場合に発生する、モーメントの量はこうなります。
簡単な掛け算で解けるっしょ。
うん、これなら楽勝かも！
過去問題を解いてみよう
では、この問題で腕試しをしましょう。
＜第４７回：午後問４＞
体幹を前傾して静止した人体の模式図を示す。図中の数値は、人体の各部位の重量と、各部位の重心を鉛直に投影した点と基準点との距離である。
人体全体の重心を投影した点と基準点との距離はどれか。
１） 0.4ｍ
２） 0.5ｍ
３） 0.6ｍ
４） 0.7ｍ
５） 0.8ｍ
うへぇ～、なんだこりゃ。
現時点で、チンプンカンプンだ！という人も、安心して下さい。
この記事を読み終わったあと、類似問題が解けるようになっているはずですよ！
情報を整理しよう
まず、この手の問題は、余計な情報を取り除くことが重要なのです。
だから、簡単に問題を書き換えてみます。
まずは、肘関節のようなレバーアームの上に、重さの異なる３つの鉄球が乗っていると考えて下さい。
青い鉄球、緑の鉄球、茶色い鉄球の３つが、時計回りに回転させる力を持っています。
【公式のおさらい】
① 重さ[N] × 距離[ｍ] ＝ モーメント[Nm]
② １ｋｇｗ＝ 約１０Nm
青）４５０N × ０.４ｍ ＝ １８０Nm
緑）５０N × ０.６ｍ ＝ ３０Nm
茶）１００N × ０.９ｍ ＝ ９０Nm
この３つを合計すると、３００Nmというモーメントが、時計回りに働いていることが分りました。
力をまとめてみよう
そこで、３つの鉄球ではなく、１つの鉄球だったらどうでしょうか？
４５kg ＋ ５kg ＋ １０kg ＝ ６０kg
力をまとめることで、６０ｋｇｗの鉄球を１つ使って、３００Nm のモーメントを発生させなさい！という問題文に変わります。
先程は、３つの鉄球の距離がバラバラでしたが、今度は１つです。
【公式のおさらい】
① 重さ[N] × 距離[ｍ] ＝ モーメント[Nm]
② １ｋｇｗ＝ 約１０Nm
だから、求めたい距離を？ｍとすると、
６００N × ？ ｍ ＝３００Nm
で求められますね。
プク太くん、答えは？
えっと、０.５ｍかな？
正解、おみごと！
ということで、支点から０.５ｍの場所に鉄球を置くと、時計回りに同じ大きさのモーメントが発生することになりそうです。
選択肢に０.５ｍはあったかなぁ…？
うん、２番がドンピシャです！
よって、第４７回、午後の問４の回答は２ということになりますね。
これで、３点ゲットだぜ！
別の問題を解いてみよう
それじゃ、忘れる前にもう一問、モーメントに関する問題を解いてみましょう！
図は立位で５kgのダンベルを持ち水平位に保持している。肩関節外転筋群が作り出している反時計回りの力のモーメントで、正しいのはどれか。 ※1kg重=10Nとする
では、この問題を自分で解いて下さい。
あえて選択肢は書かないので、計算ミスをしないよう、慎重に解きましょう！
Step１：支点、距離、力を把握する
Step２：回転する力を把握する
Step３：回転する方向が同じなら合算する
※答えの単位はNmになります。
解答は、本文の最後に
用意しておくね。
おわりに
今、振り返ると、自分が国家試験を受ける時には、こんな解き方はしていませんでした。
解説本の式を覚えて、何となく当てはめながら解いていたんじゃないかと思います。
物理系の問題は、３点問題になることが多いので、何となくではなく、しっかり理解して解くことが望ましいですね。
モーメントを使った応用問題は、全てチェックして自信をつけて下さいね。
高校時代、物理とは無縁だった私が解けるんだから大丈夫！
それでは、答え合わせだよ！
【解答】
0.1ｍ × 15N ＋ 0.5ｍ × 60N
＝ 31.5Nm
みんな正解できたかな？
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