운동역학 SPORTS BIOMECHANICS

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운동역학

SPORTS BIOMECHANICS

한서 공개강의 KOCW 개발교과목

한서대학교 신체활동디자인학과

김 승 재

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차시별 강의주제

차시 강의주제

1 운동역학의 개요 : 생체역학, 운동역학, 역학이란?, 해부학적 기초

2 움직임의 해부학적 기초 : 방향과 움직임, 관절과 근육, 운동단위, 근수축 3 운동의 종류 : 병진, 회전, 복합운동, 좌표계

4 인체의 물리적 특성 : 관성, 질량, 무게, 인체무게중심 5 인체 평형과 안정성, 지레

6 선운동학 : 거리와 변위, 속력과 속도, 가속도 7 각운동학 : 각변위, 각속도, 각가속도

8 선운동역학 I : 힘과 뉴턴의 운동법칙

9 선운동역학 II : 선운동량과 역적, 선운동량 보존의 법칙, 마찰력 10 각운동역학 I : 토크, 뉴턴의 각운동법칙, 구심력과 원심력

11 각운동역학 II : 관성모멘트와 각운동량 12 일과 에너지 : 일, 에너지, 일률

13 운동역학적 분석과 오류교정 : 운동기술의 운동역학적 분석, 오류 판정 및 교정

14 운동기술의 분석 : 동작분석, 힘과 근전도의 측정

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1차시

운동역학의 개요 및 해부학적 기초

생체역학, 운동역학, 역학이란?,

운동면과 축

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생체역학 Biomechanics 이란?

• 생체역학 (Biomechanics)은 역학적 방법을 활용하여 인간, 동물, 식 물 등과 같은 생물체의 구조와 기능을 연구하는 학문 분야임

• 생체역학이라는 용어는 생명을 뜻하는 bios 와 역학을 뜻하는

mechanics 의 합성어로서 생물체의 움직임과 구조의 역학적 원리 를 탐구하는 것을 의미함

http://www.asbweb.org/about-biomechanics/the-original-biomechanists/

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생체역학 Biomechanics 탐구의 역사

학자 시기 저서 또는 탐구주제 주요 내용

아리스토텔레스 (Aristotle)

384-322 BC

동물의 움직임에 대하여(On the

Movement of Animals) 동물체를 역학적 시스템으로 간주 레오나르도

다빈치 (Leonardo da

Vinci)

1452-1519 역학의 맥락 속에서 해부학 연구

근력을 근육의 기시와 정지를 연결하 는 선들의 작용으로 분석 및 관절 기능 연구

갈릴레오 갈릴레이 (Galileo Galilei)

1564-1642 뼈의 강도에 대하여 탐구 뼈 속은 최소의 무게와 최대의 강도를 위해 빈 공간 존재

데카르트

(Descartes) 1596-1650 생명체와 역학적 법칙에 관한 철 학적 시스템 탐구

인체를 포함한 모든 생명체는 동일한 역학적 법칙에 지배되는 단순 기계임 보렐리

(Borelli) 1608-1679 인간과 동물의 기본적 동작 형태 와 지레시스템 탐구

걷기, 달리기, 뛰기, 새의 비행 등 분석, 인체무게중심 위치 결정, 근골격계 지 레의 효율성

뉴턴

(Newton) 1643-1727 자연철학의 수학적 원리 (프린키 피아, Principia)

만유인력의 법칙과 세 가지 뉴턴의 운 동법칙을 저술

머레이

(Marey) 1830-1904 운동의 과학적 조사를 위한 영상 분석법 탐구

지면반력과 움직임과의 관계 규명의 노력을 기울인 현대 동작분석의 창시 자

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보행 Gait 의 생체역학 초기 연구

• 보행의 생체역학적 결정요인 연구를 위 한 보행모델

Saunders, JB, Inman VT, & Eberhart HD (1953). The major determinants in normal and pathological gait. J Bone Joint Surg Am. 35-A(3): 543-58

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운동역학 Sports Biomechanics 이란?

• 운동역학은 생체역학 분야 의 하위 학문분야로서 역학 적 원리를 활용하여 일반인 또는 전문선수의 스포츠 활 동을 정량적으로 연구·분석 을 하는 학문분야임

• 운동역학 지식의 학습을 통

해 스포츠기술의 경기력(또

는 운동수행력) 향상, 상해의

예방, 그리고 과학적인 지도

등을 가능하게 함

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운동역학 Sports Biomechanics 의 연구

Dartfish, Vicon Motion Systems, SIMI Reality Motion Systems, Zebris, London 2012 logo

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역학 Mechanics 이란?

• 역학은 물체가 힘을 받거나 변위가 일어날 때 나타나는 행동과 이후에 그 물체가 주변 환경에 미치는 영향을 탐구하는 과학 분 야임

• 역학은 정역학(Statics)과 동역학(Dynamics)으로 구성되는데, 정역 학은 가속도가 없는, 즉 주위 환경과 정적 평형상태에 있는 물리 계에 작용하는 힘(force)과 토크(torque)를 분석하는 분야이며, 동 역학은 힘과 토크가 운동에 미치는 영향을 분석하는 분야임

• 뉴턴은 물리학의 동역학을 지배하는 근본적인 물리법칙은 뉴턴 의 제2운동법칙인 가속도의 법칙(F=ma)으로 정의함

• 동역학은 다시 운동학 (kinematics)과 운동역학(kinetics)의 두 연구

범주로 나누어지는데, 운동학은 단지 운동의 기하학적 측면만을

다루는 반면에 운동역학은 그 운동을 일으키는 원천적인 힘을 분

석함

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역학 Mechanics 의 분류

역학 Mechanics

정역학 Statics

등속도 Constant Velocity

운동학 Kinematics

운동역학 Kinetics

정지 Motionless

동역학 Dynamics

운동학 Kinematics

운동역학 Kinetics

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해부학적 자세 Anatomical Position

•인체의 자세나 방향 을 용어로 표현할 때 혼란을 피하기 위해 표준 해부학적 자세 를 정의함

• 똑바로 서고, 양 팔

다리는 펴고, 양손바

닥은 앞으로 향하는

자세임

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운동면과 운동축 I

• 인체는 인체내 절단면 또는 인체분절들이 움직이는 면을 표현내기 위해 해 부학적 자세를 기준으로 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal, frontal plane), 수평면(transverse plane) 등의 세 해부학적 운동면으로 나누는데 이 세 면은 인체를 지나는 가상의 선들로 인체가 움직일 수 있는 면을 나타냄

시상면은 인체(머리와 몸통)를 왼쪽과 오른쪽으로 나누는 세로 면이며, 많 은 시상면 가운데 정확히 가운데 지점을 나누는 세로 면을 정중면(median plane)이라고 한다. 시상면은 시상면과 수직으로 교차하는 내외축

(mediolateral axis)을 중심으로 회전할 때 이루어지는 짐

관상면은 인체(머리, 몸통, 팔다리)를 앞과 뒤로 나누는 세로 면이다. 관상면 은 관상면과 수직으로 교차하는 앞뒤축(anteroposterior axis)을 중심으로 회 전할 때 이루어짐

수평면은 인체(머리, 몸통, 팔다리)를 위와 아래로 나누는 세로 면과 직각을

이루는 면이다. 수평면은 수평면과 수직으로 교차하는 수직축(vertical axis)

을 중심으로 회전할 때 이루어짐

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운동면과 운동축 II

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웨이트트레이닝 자세의 운동면과 운동축 I

• 스쿼트(squat) : 큰볼기근(대둔근)과 넙다리네갈래근(대퇴 사두근)을 주로 단련하는 스쿼트는 내외축에 대한 시상면 운동의 한 사례임

• 랫 풀(latissimus pull) : 넓은등근(광배근), 등세모근(승모근), 위팔두갈래근(상완이두근) 등을 주로 단련하는 랫 풀은 앞 뒤축에 대한 관상면 운동의 한 사례임

• 스탠딩 바벨 트위스트(standing barbell twist) : 배속빗근(내

복사근)과 배바깥빗근(외복사근), 복근을 주로 단련하는 스

탠딩 바벨 트위스트는 수직축에 대한 수평면 운동의 한 사

례임

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웨이트트레이닝 자세의 운동면과 운동축 II

스쿼트(squat) 랫 풀(latissimus pull) 스탠딩 바벨 트위스트 (standing barbell twist)

http://www.thedreamlounge.net/squ http://fitness.isport.com/fitness- http://prokinesis.co.uk/exercise-of-

수치

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참조

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