Biomechanics
GACHON UNVERSITY Dept, of Physical Therapy Choi Won Ho
Chapter1.
Getting Started
What is Biomechanics?
Biomechanics is a discipline that uses principles of
physics to quantitatively study how forces interact
within a living body
What does mechanical force do?
역학적인 힘은 물체들간의 동작(motion)변화의 결과에 따른 상호작용이다.
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kinetics
운동역학은 물체에 대한 힘의 효과를 설명하는 역학의 한 분야이다.
인체에 작용하는 힘과 그 힘에 의해 일어나는 변화 사이의 관계를 연구하는 역학의 한 분야이다.
운동학적 관점에서 볼 때 힘(force)이라는 것은 움직임을 만들 수 있거나, 정지시키거나, 수정할 수 있는 “밀기나 당김”이라고 할 수 있다.
힘의 양은 밀기나 당김을 받는 질량에 그 질량의 가속도를 곱한 결과로서 측정될 수 있다.
F=ma
The unit of force is a newton (N)
The English equivalent to the newton is the pound(Ib)
Musculoskeletal Forces
Tension
물질을 멀어지게 당기거나 분리시키는 하나 또는 그 이상의 힘들의 적용
Compression
접촉면에 수직으로 적용된 힘으로, 한 물체를 다른 물체에 대해 직접적으로 밀거나 당긴다.
Bending
긴 축(long axis)의 직각 방향에서 물질을 변형시키는 힘의 작용 Shear
두 개의 압박된 물체가 서로 반대방향으로 미끄러질때 생산된 힘
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Stress-Strain curve
Stress
수직축은 조직이 그 변형에 대해 저항할 때 생성되는 내부저항을 단위면적으로 나누는 것을 의미
Strain
수평축은 변형율을 나타내는 데, 변형율은 조직의 원래 길이에 대한 변형된 길이의 비율
Creep
크립은 시간에 대해 일정한 부하가 가해졌을 때 나타나는 물질의 점진적 변형률
Viscoelastic :시간에 따라 변하는 응력-변형률의 물리적 특성
점탄성의 응력-변형률 곡선은 부하의 속도에도 민감하다.
Internal and External Forces
Internal forces
신체내에 위치된 구조들로부터 생성
Active forces
Passive forces External forces
대체로 신체의 외부로부터 작용하는 힘들에 의해 생성
Musculoskeletal Torques
moment arm.
돌림축과 힘 사이의 수직거리를 모멘트팔이라 한다.
torque or moment.
힘과 모멘트팔을 곱한 것이 토크 또는 모멘트이다.
토크는 주어진 돌림축에 대해 수직관계에 있는 운동면 내에서 일어난다.
force and torque
힘은 물건을 선형의 방식으로 밀거나 당기는 반면, 토크는 물건을 돌림축에 대해 회전시킨다.
internal torque:
내적인 힘(근육)ⅹ내적인 모멘트 팔
external torque:
외적인 힘(중력)ⅹ외적인 모멘트 팔
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Muscle and joint interaction
Types of Muscle activation
Isometric activation
근육이 일정한 길이를 유지하면서 당기는 힘을 생산할 때 일어난다
Concentric activation
근육이 수축하면서 당기는 힘을 생산할 때 일어난다.
Eccentric activation
근육이 좀 더 우세한 다른 힘에 의해 길어지는 만큼 당기는 힘을 생산할 때 일어난다.
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Muscle and joint interaction
Muscles action at a joint
근육이 특정 돌림운동 방향과 운동면에서 토크를 유발하는 것
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Terminology Related to the actions of muscles
Agonist
특정 움직임의 시작과 실행에 가장 직접적으로 관계되는 근육이나 근육무리
Antagonist
특정 작용근의 반대작용을 갖는 근육이나 근육무리 Synergist
특정 움직임이 실행되는 동안 서로 협력하는 근육들
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Terminology Related to the actions of muscles
Force- couple
둘 또는 그 이상의 근육들에 의해 발휘된 힘의 방향이 서로 다른 직선 방향으로 향하고 있을 때 형성되는데, 그 결과로 발생하는 토크는 근육들의 힘에 의한 토크의 방향과 같은 돌림운동 방향으로 작용하고 있는 경우
한쌍의 힘으로, 서로 일정한 거리를 둔 상태에서, 크기는 같고, 서로 평행하게 작용하며, 반대인 힘들이다.
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Musculoskeletal Levers
A lever
지레는 중심축과 그 위로 매달려 있는 막대로 구성된 간단한 기계 장치이다.
지레의 기능 중 하나는 힘을 토크로 전환시키는 것이다.
Leverage
지레작용은 특정한 힘을 갖고 있는 상대적인 모멘트팔의 길이를 말한다.
3 classes of levers
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Mechanical advantage
mechanical advantage(MA)
근골격 지레의 역학적 이득은 외적인 모멘트팔에 대한 내적인 모멘트팔의 비율
First-class levers
MA<1, MA=1, 또는 MA>1이다.
Second-class levers 항상 MA>1이다.
Third-class levers 항상 MA<1이다.
