Fundamentals of Force
힘의 원리
위덕대학교 박상영
X, Y 축을 가지는 데카르트 좌표 오른쪽, 위 방향 : ( + )
왼쪽, 아래방향: ( - )
화살표 머리 끝: 힘의 방향
화살표 길이: 스칼라(힘의 크기) 10N이 1cm이면
33N의 힘은 몇 cm일까?
시상면
수평면
관상면
Y 축, 수평면의 움직임 회전(rotation)
X축, 시상면의 움직임
굽힘(flexion), 폄(extension) Z 축, 관상면의 움직임
벌림(abduction), 모음(adduction)
모멘트(moment), 토크(torque) - 라틴어 torquere(비틀다)에서 유래 - 회전을 일으키는 힘
힘의 크기
힘의 방향
작용점
Velocity(속도) = 이동의 차이를 시간으로 나눈 것(km/h, m/s)
V = 위치2 – 위치1 시간
0 1 2 3 4 5 6 7 8m 2초
V = ?
가속도 acceleration(m/s/s) 속도의 변화율
속도가 일정 → 가속도는‘0’
속도가 증가 → 가속도는‘+’
속도가 감소 → 가속도는‘-’
가속도 A = 속도2 – 속도1 ⇒ 벡터이다 시간
현재 1.53m/s의 속도로 구르고 있는 공을 밀어 3초 뒤 공의 속도 가 2.43m/s가 되었다면 가속도는?
속도2 – 속도1 / 시간
1N = 1kg의 물체를 초당 1m/s로 가속시키는 힘의 총합
힘이란?
- 물체에 가속도를 일으키는 밀거나 혹은 당기는 것
벡터의 특성
• 크기(magnitude): N(newton)으로 측정된다
• 방향(direction): XYZ 표준 좌표를 사용
• 작용점(point of application): 좌표계 사용
• 작용각(angle of application): 각도 혹은 라디안(radian) 사용
구심성 수축(concentric contraction)
→ 근육의 길이가 짧아지면서 힘 발생
원심성 수축(eccentric contraction)
→ 근육의 길이가 길어지면서 힘 발생
등척성 수축(isometric contraction)
→ 근육의 길이 변화없이 힘 발생
• 우리는 밀고 당기는 힘을 줄 수 있다
• 근육은 항상 뼈를 당긴다
• 근육은 한 번에 한 타입의 수축을 한다
근육 당김의 방향, 각도:
- 뼈의 건 접합부 위치(작용점)에 의해 결정
근육 당김의 크기:
- 근육의 크기, 횡단면 크기(두께)에 따라...
근육의 수축 정도: brain에서 결정
동작을 일으키는 근육: mobilizer muscle(가동근)
가동근(mobilizer muscle)은 수축시 모멘트를 가진다
Moment, torque(회전하는 힘)
- 관절(선회축, 경첩)에서 떨어진 부분에 힘이 가해졌을 때 발생
안정근(stabilizer muscle) - 움직임에 제한적
- 관절 중심 가까이(혹은 관절 중앙)에서 작용 - 뼈의 안정, 신체의 안정화
- ex) seesaw의 중앙, 경첩의 나사
모멘트(토크) = 힘(N) x 축으로부터 수직거리(m)
단위: Nm, ib-ft
힘 150N
1cm 2cm 4cm
시계 방향 (+) 반시계 방향 (-)
힘의 방향을 의미하는 것이 아니라 힘의 회전을 의미하는 것임
2in 6in
12in
3lb 10lb (+)
(-)
W=150 lb
2cm 1cm
