سوال ۱۴۵ کنکور ارشد مهندسی مکانیک ۱۴۰۲

رابط عضله چهار سر ران با زاویه $۶۰$ درجه و در فاصله $۵$ سانتی‌متری استخوان درشت‌نی نسبت به مرکز مفصل زانو متصل شده است. اگر وزنه $۸$ کیلوگرمی در فاصله $۲۰$ سانتی‌متری از مفصل زانو متصل‌شده باشد، چند نیوتن نیروی عمودی $F$ لازم است تا عضله چهار سر ران در حالت افقی قرار بگیرد؟ شکل: ساق تقریباً افقی است؛ نیروی عضله $F_m$ در نزدیکی زانو رو به بالا و عقب، واکنش مفصل $R$ در زانو و نیروی $F$ رو به پایین در بخش دورتر نشان داده شده‌اند.