第50回 作業療法士国家試験 午前 第69問
運動学第50回午前
第50回 作業療法士国家試験 午前 第69問(運動学)の正答は 1 です。図を見ると、てこが支点Cで釣り合っており、支点から距離d1の位置にW1(物体A)、距離d2の位置にW2(物体B)がかかっている。
問題
図のようにてこが釣り合っている場合、支点Cに作用する力の大きさはどれか。ただし、てこに重さはないものとする。
- 1. W1+W2 ✓
- 2. d2×W2/d1
- 3. d1×W1/d2
- 4. d1×W1+d2×W2
- 5. d1×W2+d2×W1
正答:1番
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解説
■ 正答:1番 — W1+W2
図を見ると、てこが支点Cで釣り合っており、支点から距離d1の位置にW1(物体A)、距離d2の位置にW2(物体B)がかかっている。支点Cには上向きの反力が作用する。力の釣り合いより「上向きの力(Cの反力)=下向きの力の合計(W1+W2)」が成立するため、支点Cに作用する力はW1+W2。
【各選択肢の解説】
1. W1+W2
✅ 正しい。てこが釣り合っている系での力の釣り合い:支点Cへの上向き反力=W1+W2(重力の合計)。力の釣り合い条件(ΣF=0)から、支点には2つの重力の合計と等しい上向き力が作用する。
✅ 正しい。てこが釣り合っている系での力の釣り合い:支点Cへの上向き反力=W1+W2(重力の合計)。力の釣り合い条件(ΣF=0)から、支点には2つの重力の合計と等しい上向き力が作用する。
2. d2×W2/d1
❌ 誤り。これはモーメントの釣り合いから導かれる式の一部であり、W1の値を求めるための計算式に相当するが、支点の反力ではない。
❌ 誤り。これはモーメントの釣り合いから導かれる式の一部であり、W1の値を求めるための計算式に相当するが、支点の反力ではない。
3. d1×W1/d2
❌ 誤り。同様にモーメントの釣り合いからW2を求める式の一部。支点の反力ではない。
❌ 誤り。同様にモーメントの釣り合いからW2を求める式の一部。支点の反力ではない。
4. d1×W1+d2×W2
❌ 誤り。これはモーメント(力×腕の長さ)の和であり、力のモーメントを表すが支点の反力(N:ニュートン)ではない。
❌ 誤り。これはモーメント(力×腕の長さ)の和であり、力のモーメントを表すが支点の反力(N:ニュートン)ではない。
5. d1×W2+d2×W1
❌ 誤り。モーメントの計算を誤った式であり、支点の反力には相当しない。
❌ 誤り。モーメントの計算を誤った式であり、支点の反力には相当しない。
【試験対策ポイント】
てこの釣り合いの2条件:
1. 力の釣り合い(ΣF=0):支点反力=W1+W2
2. モーメントの釣り合い(ΣM=0):d1×W1=d2×W2
「支点にかかる力=全荷重の合計(W1+W2)」はNewtonの第3法則(作用反作用)から直感的に理解できる。単位はN(ニュートン)でありd×Wは力のモーメント(N・m)であることに注意。
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