１本の重い棒を、人の手で支えなければならない状況を考えます。





　このとき、重い棒を支えるには｢できるだけ大きな力｣を与える方がよいことは、すぐに分かります。
　しかし、発揮できる力には限度がありますので、その力を最大限有効に利用することを考えたいと思います。

　まず大事なのは、｢力を与える向き｣です。次の２つの場合では、左側の方が棒を支える働きは大きくなります。





　これは、棒の回転軸(地面に接している点)を中心とする力のモーメントが、左の方が大きくなるからです。

　このように、｢力を与える向き｣によって棒を支える働きの大きさが変わることが分かりましたが、他にも要素があります。それは、｢力を与える位置｣です。次の２つの場合では、同じ大きさの力を同じ向きに与えていても、左側の方が棒を支える働きは大きくなります。





　これは、左側の方が回転軸から遠いところに力が働いているため、やはりモーメントが大きくなるからです。

　このように、｢力を与える位置｣によっても棒を支える効果が変わることが分かりました。
　では、他には要素はないでしょうか？実は、あと１つあります。それは、｢支える棒の傾き｣です。
　次の２つを比較してみます。





　２つとも、棒を支える力の大きさは等しく、その向きは棒に直角になっているとします。また、力が働く高さも等しいとします(ある身長の人が力を作用させられる高さには限界があります)。このとき、２つの場合でどちらの方が棒を支える働きが大きいでしょう？

　これは、感覚的にすぐに理解するのは難しいかもしれませんので、計算を使って考えてみます。





　上の図の場合、力Fによって反時計回りに生じる力のモーメントは、





となります。このとき、棒に働く重力によって時計回りに生じる力のモーメントは





となります。２つのモーメントのつりあいから、





の大きさの力Fを与えれば、棒を支えられることが分かります。
　この値はθ＝45°で最大となるので、この角度が最も非効率的ということになります。
　ここからθの値がずれれば必要な力Fも小さくなって効率的です。θを小さくしすぎれば、棒の長さが不十分だと高さhで支えられなくなりますが、θを大きくする場合には問題ありません。