正答5
解説
正解は5です。
筋力測定器で測った力(kgf)を関節トルク(Nm)に換算する問題です。
トルクは「力(N)× 関節中心から力の作用点までの距離(m)」で求めます。
図ではセンサーが下腿遠位(足関節の上)にあり、膝関節中心Bからの距離bが25cmです。
【計算】
力の換算:1kgf = 9.8N です。
28kgf × 9.8 = 274.4N です。
モーメントアームはbの25cm = 0.25mです。
トルク = 274.4N × 0.25m = 68.6Nm です。
aの33cm(股関節中心から膝関節中心)は膝関節トルクの計算には使いません。
【選択肢別解説】
1:× 約6.9Nmは、距離を2.5cm(0.025m)として計算した値に相当し、単位換算を誤った結果です。
正しくは約68.6Nmです。
2:× 約17.2Nmは正しい値の約4分の1で、力(N)と距離(m)の積に一致しません。
正しくは約68.6Nmです。
3:× 約34.5Nmは正しい値の約半分で、力と距離の積に一致しません。
正しくは約68.6Nmです。
4:× 約51.8Nmも力と距離の積に一致しません。
正しくは約68.6Nmです。
5:○ 274.4N × 0.25m = 68.6Nmとなり、正しい値です。
【ポイント】
関節トルクは「その関節の中心から外力の作用点まで」の距離を使います。
kgfは9.8倍してNに、cmは100で割ってmに直してから掛け算します。