Por que é mais fácil manter um haltere de 10 kg em suas mãos com o braço estendido verticalmente para baixo do que mantê-lo com seu braço estendido horizontalmente?

Passo 1

Vamos entender a pergunta: Por que é mais fácil segurar um haltere de 10 kg com o braço estendido para baixo do que com o braço estendido para o lado? Aqui, vamos usar conceitos de torque e força para resolver. Precisamos entender como a posição do braço afeta a força que nossos músculos precisam exercer para manter o haltere.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre força. A força é algo que empurra ou puxa um objeto. No caso do haltere, a força da gravidade está puxando ele para baixo. Essa força pode ser calculada usando a fórmula:
F = m times g
onde é a força, é a massa (10 kg) e é a aceleração da gravidade ( ²).

Passo 3

Agora, vamos introduzir o conceito de torque. O torque é uma medida de quanto uma força faz um objeto girar em torno de um ponto, como o ombro. A fórmula do torque é:
tau = F times d
onde é o torque, é a força e é a distância perpendicular entre a linha da força e o ponto de rotação (ombro).

Passo 4

Quando o braço está estendido verticalmente para baixo, a distância tau = 10 , kg times 9,8 , m/s² times 0 = 0 , Nm entre a força da gravidade e o ombro é praticamente zero, porque a força está alinhada com o braço. Então, o torque é:
²
Isso significa que não há torque tentando girar o braço para baixo, tornando mais fácil segurar o haltere.

Passo 5

Por outro lado, quando o braço está estendido horizontalmente para o lado, a distância tau = 10 , kg times 9,8 , m/s² times d é máxima, pois o haltere está a uma distância perpendicular do ombro. Assim, o torque é:
²
Aqui, é a extensão do braço, o que gera um torque significativo que os músculos precisam combater para manter o braço na posição.

Passo 6

Como o torque é maior quando o braço está horizontal, os músculos precisam exercer mais força para segurar o haltere nessa posição. Isso torna mais difícil manter o haltere estendido para o lado do que para baixo.

Resposta

É mais fácil manter o haltere com o braço estendido verticalmente para baixo porque o torque gerado pela força da gravidade é praticamente zero nessa posição, exigindo menos esforço muscular para segurar o peso.

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