운동역학
SPORTS BIOMECHANICS
한서 공개강의 KOCW 개발교과목
한서대학교 신체활동디자인학과
김 승 재
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
2차시
움직임의 해부학적 기초
해부학적 방향과 움직임,
관절과 근육, 운동단위, 근수축
해부학적 방향을 나타내는 용어 I
방향 용어 의 미
위(상, superior) 인체의 다른 구조보다 머리에 더욱 가깝거나 더욱 높은 구조를 나타냄 아래(하, inferior) 인체의 다른 구조보다 발에 더욱 가깝거나 더욱 낮은 구조를 나타냄 앞(전, anterior) 인체의 다른 구조보다 더욱 앞에 있는 구조를 나타냄
뒤(후, posterior) 인체의 다른 구조보다 더욱 뒤에 있는 구조를 나타냄
안쪽(내측, medial) 인체의 다른 구조보다 정중면에 더욱 가까운 구조를 나타냄 가쪽(외측, lateral) 인체의 다른 구조보다 정중면으로 부터 더욱 먼 구조를 나타냄
몸쪽(근위, proximal) 팔다리에만 사용되며, 팔다리의 다른 구조보다 정중면 또는 팔다리의 뿌리에 더욱 가까운 구조를 나타냄
먼쪽(원위, distal) 팔다리에만 사용되며, 팔다리의 다른 구조보다 정중면 또는 팔다리의 뿌리로 부터 더욱 먼 구조를 나타냄
얕은(표재,
superficial) 인체의 표면에 더욱 가까운 구조를 나타냄 깊은(심부, deep) 인체의 표면으로 부터 더욱 먼 구조를 나타냄
해부학적 방향을 나타내는 용어 II
https://termandhistology.wordpress.com/anatomy-language/anatomical-positions-planes-directions/
해부학적 움직임을 나타내는 용어 I
움직임 용어 의 미
굽힘(굴곡, flexion) 관절을 굽히거나 두 뼈 사이의 각도가 감소하는 것 폄(신전, extension) 관절을 펴거나 두 뼈 사이의 각도가 증가하는 것 젖힘(과신전,
hyperextension) 관절의 정상적인 가동범위를 넘어서 펴지는 것 모음(내전, adduction) 인체 부위가 인체 중간선을 향해 움직이는 것
벌림(외전, abduction) 인체 부위가 인체 중간선 밖으로 향해 움직이는 것 엎침(회내, pronation) 팔을 아래로 돌리는 것(손바닥 아래)
뒤침(회외, supination) 팔을 위로 돌리는 것(손바닥 위) 돌림(회전, rotation) 한 축을 중심으로 도는 것
휘돌림(회선, circumduction)
어깨관절 또는 엉덩관절에서 세 운동면에 걸쳐 일어나는 회 전 운동
해부학적 움직임을 나타내는 용어 II
움직임 용어 의 미
안쪽돌림(내회전, internal
rotation) 어깨관절 또는 엉덩관절에서 인체 중간선을 향해 움직이는 것 바깥돌림(외회전,
external rotation)
어깨관절 또는 엉덩관절에서 인체 중간선 밖으로 향해 움직이는 것
안쪽번짐(내번, inversion) 발바닥을 안쪽으로 돌리는 것 가쪽번짐(외번, eversion) 발바닥을 바깥쪽으로 돌리는 것 발등굽힘(배측굴곡,
dorsiflexion) 발을 정강이쪽으로 가져오게 하는 발목 움직임 발바닥굽힘(족저굴곡,
plantar flexion) 발을 아래쪽으로 향하게 하는 발목 움직임 노쪽굽힘(요측굴곡,
radial flexion) 손목을 노뼈 또는 가쪽으로 향하게 하는 움직임 자쪽굽힘(척측굴곡, ulnar
flexion) 손목을 자뼈 또는 안쪽으로 향하게 하는 움직임
해부학적 움직임을 나타내는 용어 III
http://www.slideshare.net/trieducation/joint-actions-and-movement
윤활관절 Synovial Joint 의 종류 I
관절명 특징 사례
미끄럼(활주)관절 (gliding joint)
단지 미끄러지는 움직임을 허용하며, 척 추뼈사이의 관절처럼 다중축을 가짐
손목의 손목뼈, 어깨봉 우리빗장관절
경첩관절 (hinge joint)
문의 경첩과 같이 작용하며, 단지 한 운동
면에서 굽힘과 폄을 허용함 팔꿉관절
중쇠(차축)관절
(pivot joint) 한 뼈가 다른 뼈를 중심으로 회전함 고리중쇠관절, 몸쪽/먼 쪽 노자관절
융기(과상)관절 (condyloid joint)
오목한 뼈가 볼록한 뼈가 맞물리며 굽힘,
폄, 벌림, 모음 움직임을 허용함 손목관절(노손목관절) 안장관절
(saddle joint)
안장처럼 생겼으며, 융기관절과 같고 더 큰 움직임을 허용함
엄지의 손목손허리뼈 관절, 복장빗장관절 절구공이관절(ball
and socket joint)
미끄러지는 것을 제외하고 모든 음직임
을 허용함 어깨관절, 엉덩관절
• 윤활관절(synovial joint)은 가동관절(diathrosis)라고도 하며, 관절주머니 안에 두 뼈를 연결되어 있다. 윤활관절에는 다양한 자유도를 갖는 여섯 가지 종류가 있음
윤활관절 Synovial Joint 의 종류 II
http://peterjackie1992.blogspot.kr/2012/07/veterinary-anatomy-arthrology.html
근육 Muscle 의 구조
http://anatomyofthefoot.com/muscle-structure-diagram.html
• 근육 Muscle
• 근다발 Fascicles
• 근섬유 Muscle fibers (cells)
ü 근외막 Epimysium ü 근다발막 Perimysium ü 근내막 Endomysium ü 근속막 Sarcolemma
• 근원섬유 Myofibrils
• 굵은, 가는 세사 Thick and thin filaments
• 근절 Sarcomere
근활주이론 Sliding Filament Theory I
• 1953년 휴 헉슬리(Hugh Huxley)에 의해 최초로 착안되고, 1954년 캠브릿지 대학교의 앤드류 헉슬리(Andrew F. Huxley)와 롤프 니데 르게르케(Rolf Niedergerke)에 의한 매우 주목 받는 가설이었음
• 근육이 수축하는 동안에 근섬유의 액틴(actin)(가는) 필라멘트가 미오신(myosin)(두꺼운) 필라멘트로 미끄러져 들어가고, 이때 두 필라멘트 집단은 상대적으로 일정한 길이를 유지한다는 이론임
• 이 참신한 이론은 활주 필라멘트의 분자 수준의 기제를 설명하는 교차결합이론(cross-bridge theory)이라는 새로운 개념을 낳음
• 교차결합이론은 액틴과 미오신(액토미오신)이 단백질 복합체를 만들면서 두 필라멘트 사이에 일종의 교차결합을 형성하는 것을 말함
근활주이론 Sliding Filament Theory II
https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Protein_function/Myosin
운동단위 Motor Unit I
• 운동단위의 집단은 한 근육의 수축을 조정하기 위해 함께 작용함
• 각 운동단위내의 근육섬유의 수는 특정한 근육 내에서 또는 근육들마다 다르며, 큰 질량의 근육은 각각의 운동단위에 더욱 많은 수의 근육섬유를 포함하는 반면에 작은 질량의 근육은 각각의 운동단위에 더욱 적은 수의 근육섬유를 가짐
• 예를 들어 넓적다리 근육은 각각의 운동단위에 1,000개정도 의 근육섬유를 가질 수 있는 반면에 바깥눈근육(외안근)은 10개정도의 근육섬유를 가지면서 정교한 움직임을 가능하 게 함
• 운동단위 형태는 Type 1(지근), Type 2A(속근), Type 2B(속근) 등 세 가지임
운동단위 Motor Unit II
http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio210/chap09/lecture1.html
근수축 Muscle Contraction 의 종류 I
• 근수축(muscle contraction) 형태는 일반적으로 근육의 길이 (length)와 장력(tension) 등의 두 요인의 특성에 따라 분류됨
• 근육의 길이가 변하지 않고 장력이 변할 때 등척성 수축 (isometric contraction)이라고 부르는 반면에 근육의 장력이 변하지 않고 길이가 변할 때 등장성 수축(isotonic
contraction)이라고 부름
• 등장성 수축은 다시 근육의 길이가 짧아지는 단축성 수축 (concentric contraction)과 근육의 길이가 길어지는 신장성 수축(eccentric contraction)으로 나누어짐
근수축 Muscle Contraction 의 종류 II
http://anatomyofthefoot.com/types-of-muscle-contraction.html
스트레치-쇼트닝 사이클 Stretch-Shortening Cycle I
• 스트레치-쇼트닝 사이클(stretch-shortening cycle, SSC)은 한 근육에서 능동적 스트레치(신장성 수축)에 이어서 즉각적인 단축(단축성 수축 )이 발생되는 원리를 말하며, 스트레치-쇼트닝 사이클 동안 근수축 과 관련된 운동수행력의 증가를 가져옴
• SSC에 의한 운동수행력의 향상은 수축성 성분과 직렬로 위치한 탄성 적 구조가 강제로 스트레치 된 후 스프링과 같이 에너지를 축적할 수 있기 때문이라고 가정되어 옴
• 힘줄의 길이가 능동적 스트레치 국면으로 인해 증가하기 때문에 직 렬적 탄성적 성분이 스프링처럼 작용한다면 더 많은 위치에너지를 축적하게 될 것임
• 이 에너지는 힘줄이 단축되고 되튐에 따라 방출되면서 에너지의 축 적이 없는 경우보다 더욱 효율적인 움직임을 일으키게 됨
2011 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins