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
12차시
일 Work 과 에너지 Energy
일, 에너지, 일률
일 Work
• 여기서 일(work)은 역학적 일 (mechanical work)을 말하며, 힘 F 를 작용하여 그 힘의 방향으 로 작용점에서 변위 s 가 있었 을 때 일을 했다고 함(W = Fs).
• 예를 들어 공을 지면 위에서 들 고 있다가 놓았을 때 공은 그 무 게(힘)와 지면까지의 거리(변위 )의 곱과 같은 일을 한 것임
• 일의 단위는 Nm 또는 J 이다.
http://slideplayer.com/slide/9166358/
에너지 Energy I
• 에너지(energy)는 다른 물체로 전 송될 수 있는 또는 다른 형태의 에 너지로 전환될 수 있는 물체의 속 성임
• 에너지의 단위는 주울(Joule)로 측 정되고, 1J은 역학적으로 물체를 1 N 의 힘으로 1 m 의 거리를 이동시 키는데 드는 에너지로 정의됨
• 여기서 다루는 에너지는 역학적 에 너지(mechanical energy)로 물체의 위치에 의해 축적된 위치에너지 (potential energy)와 움직이는 물체 의 운동에너지(kinetic energy)의 합 을 말하며(E = U+K), 물체의 운동과 위치와 관련된 에너지임
https://www.tes.com/lessons/IugHtxc0ArPf7Q/potential-kinetic-energy
에너지 Energy II
일 Work 과 에너지 Energy 사례
• 에너지의 한 형태 가 ‘역학적 일’임
• 역도의 바벨 질량 m 을 중력 F 에 대 하여 d 거리만큼 이동시키는데 필 요한 에너지임
• W = Fd
hhttps://saylordotorg.github.io/text_general-chemistry-principles-patterns-and-applications-v1.0/s09-01-energy-and-work.html
에너지보존의 법칙
Principle of Conservation of Mechanical Energy I
• 에너지보존의 법칙(principle of conservation of mechanical
energy)에 따르면 단지 보존력 (conservative force)만을 받는 고 립된 계 안에서 역학적 에너지는 일정함
• 다시 말해서 전체 역학적 에너지 는 일정하게 유지되면서 단지 운 동에너지나 위치에너지의 형태 로 전환됨
http://www.honolulu.hawaii.edu/instruct/natsci/science/brill/sci122/Programs/p19/p19.html
에너지보존의 법칙
Principle of Conservation of Mechanical Energy II
http://biomechanics.byu.edu/exsc365(hunter)/chapter05.html
일과 에너지의 원리 Work-Energy Principle
http://slideplayer.com/slide/4003420/
일률 Power
http://amayaku.blogspot.kr/2008/08/horse-power-vs-torque.html
에너지와 파워 관련연구
A schematic illustrating how the directional flow of energy in muscle–tendon systems determines mechanical function. (A) Mechanical energy is conserved (i.e. muscle work is reduced) when elastic structures store and recover cyclic changes in the mechanical energy of the body or an appendage. (B) Tendons loaded directly by the work of muscle contraction can release that energy rapidly to the body. If the energy is released more rapidly than it is stored, muscle power can be amplified. (C) A rapid decline in the mechanical energy of the body or an appendage can be temporarily stored as elastic strain energy, followed by the release of this strain energy to do work on active muscles. This mechanism has the potential to reduce peak power input to muscles, thereby
functioning as a power attenuator. In the figure, red indicates the flow of energy between active muscle contraction, tendon strain energy and body kinetic/potential energies.
Roberts, T.J., & Azizi, E.(2011). Flexible mechanisms: the diverse roles of biological springs in vertebrate movement. J Exp Biol, 214: 353-361.
