PTカコモン理学療法士国家試験 過去問・解説

第48回 理学療法士国家試験 午前 第20問

運動学第48回午前

第48回 理学療法士国家試験 午前 第20問(運動学)の正答は 3 です。パワー[W]=トルク[Nm]×角速度[rad/s]です。

問題
20歳の男性。膝関節伸展運動を等速性に行った。角速度30°/sで設定したとき、最大トルク値は150 Nmを示した。この時の最大パワー(W)はどれか。ただし、πは180°とする。
  1. 1. 5π
  2. 2. 20π
  3. 3. 25π
  4. 4. 30π
  5. 5. 35π

正答:3番

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解説
■ 正答:3番 — 25π

パワー[W]=トルク[Nm]×角速度[rad/s]です。角速度30°/sを問題の指定(π=180°)にしたがってラジアンに直すと、30°/s=(30/180)π=π/6 rad/s。したがって最大パワー=150 Nm×π/6 rad/s=25π Wとなります。


【各選択肢の解説】

1.
❌ 誤り。トルク30 Nmで計算した場合の値で、設問の150 Nmと一致しない。
2. 20π
❌ 誤り。120 Nm×π/6に相当し、トルクの読み違い。
3. 25π
✅ 正しい。150×(30/180)π=150×π/6=25π[W]。
4. 30π
❌ 誤り。180 Nm×π/6に相当する値で、計算過程のどこかで係数を取り違えている。
5. 35π
❌ 誤り。210 Nm×π/6に相当し、いずれの与件とも一致しない。

【試験対策ポイント】

  • 回転運動のパワー=トルク×角速度。角速度は必ずrad/sに換算します(180°=π rad、つまり1°=π/180 rad)。
  • 直線運動との対応で覚えると忘れません:仕事=力×距離/パワー=力×速度 ⇔ 仕事=トルク×角度/パワー=トルク×角速度。
  • 等速性運動(isokinetic)は角速度を一定に保って測定する方法。角速度を上げるほど発揮できるトルクは低下する(力-速度関係)ため、低速では最大トルク、高速ではパワーの評価に適するという性質も出題されます。
  • 単位の確認:Nm×(1/s)=Nm/s=W(ワット)
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