107年:物治基礎(2)

手握 0.25 倍體重(BW )的啞鈴外展舉至水平停住,假設只有下圖中所顯示的肌肉收縮( Force D )以抗衡外力矩,此時該肌肉力量大約為體重的幾倍? 圖片

A0.5
B1
C1.5
D2

詳細解析

本題觀念:

靜力平衡(static equilibrium)力矩計算:以肩關節為支點,計算手握啞鈴外展至水平時,三角肌(deltoid)所需產生的力量。本題涉及力矩(torque)平衡原理:M=0\sum M = 0,即所有力對關節的力矩總和為零。

影像分析:

圖示為一人站立、手臂外展至水平(90°)的側視生物力學示意圖,標示以下關鍵數據:

  • Force D(三角肌,中束為主):作用於肩關節,方向向外(水平),力臂(moment arm)= 3 cm(垂直於肱骨長軸的距離)
  • 上肢段重量:0.05 BW(體重的 5%),作用點距肩關節 30 cm(臂段質心位置)
  • 啞鈴重量:0.025 BW(體重的 2.5%),作用點距肩關節 60 cm(手部位置)
  • 支點(pivot):肩關節(glenohumeral joint)

注意:題目文字敘述啞鈴為「0.25 倍體重」,但圖中明確標示為 .025 BW(即 0.025 倍體重 = 2.5%)。本解析依據圖示數據(.025 BW)進行計算,此數據不一致可能是本題被列為「送分」的原因之一。

選項分析

依靜力平衡條件,三角肌力矩(Force D × 3 cm)須等於重力矩之和:

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