Bizeps & Hantel - Kraft, Drehmoment & Energie

Nordmann · Anmeldungsdatum: 10.12.2016 Beiträge: 1

Meine Frage:
Moin Moin!

Folgende Aufgabe habe ich zu lösen und komme nicht weiter...

Bei einem einfachen Modell des menschlichen Arms greift der Bizeps wie
aus der Zeichnung ersichtlich am Unterarm an.
Welche Kraft muss der Muskel aufbringen, um eine Hantel von m = 20 kg
halten zu können? (l1 = 30mm, l2 = 30cm). Fassen Sie den menschlichen
Arm als Hebel auf und nehmen Sie vereinfachend an, dass die Kraft des
Muskels senkrecht zum Arm angreift.

http://fs5.directupload.net/images/161210/temp/nhwpc8bw.png

1. Zeichnen Sie alle wirkenden Kräfte in die Abbildung ein.
2. Berechnen Sie die Kraft, die die Hantel auf den Arm ausübt. Wie groß
ist das Drehmoment, das sich daraus ergibt?
3. Was muss gelten, damit die Hantel in der dargestellten Situation
stabil gehalten werden kann?
4. Welche Kraft muss der Muskel hierfür aufbringen?
5. Aus den beiden Kräften, die am Arm angreifen, resultiert eine Kraft,
die auf das Gelenk wirkt. Zeichnen Sie diese Kraft ebenfalls in die
Abbildung ein und berechnen Sie den Betrag.

Meine Ideen:
Bisher habe ich folgendes Berechnet:
2.
Kraft:
l1 * F1 = l2 * F2
F1 = l2 * F2 / l1
F1 = 0.3m * (20kg * 9.81m/s²) / 0.03m
F1 = 1962 N

Drehmoment:
M = r * F
M = 0.3m * 1962N
M= 588,6 Nm

Mein Problem nun ist, dass ich nicht weiß wie ich bei Aufgabe 3 weiter rechnen soll bzw. was ich da berechnen soll...

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!

Voessli · Anmeldungsdatum: 14.06.2006 Beiträge: 50

Kurze >Zwisfhenffrage mein Freund
Hast Du mal ein 20K Gewewicht ^^
Rechne 100 durxh 5

yiya · Gast

Na auch für die Physik Übung an uns arme Biologen von Heber? Zunge raus

Also für die 1 hab ich das gleiche wie du.
Bei 2 hab ich
F = m x g = 196,2 N
M = s x F x sina
M = 0,3 m x 196,2 N x 1
M = 58,86 Nm

und bei 3 ist kann die Hantel bei einem Winkel b von über 90° stabil gehalten werden (b ist der Winkel zwischen angreifendem Muskel und Unterarm)

Aber ab 4. komm ich auch nicht weiter...