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:
onde
é a força,
é a massa (10 kg) e
é a aceleração da gravidade (
).
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:
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
entre a força da gravidade e o ombro é praticamente zero, porque a força está alinhada com o braço. Então, o torque é:
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
é máxima, pois o haltere está a uma distância perpendicular do ombro. Assim, o torque é:
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.