스포츠지도사2급 - 운동역학 핵심노트

1. 운동역학의 학문 영역과 주요 목적
(1) 운동역학의 학문 영역
정역학 : 정적 평형 상태에서 작용하는 미지의 힘 연구
동역학 : 움직이는 물체의 힘과 운동과의 관계 등을 연구
운동학 : 공간이나 시간을 고려하여 움직임을 기술하는 학문
운동역학 : 운동의 원인이 되는 힘을 측정, 연구하는 학문
(2) 운동역학의 목적 : 경기력 향상, 스포츠 동작의 효율성 극대화, 상해 원인 분석, 운동 장비 개발

2. 해부학적 자세, 인체의 축과 면, 관절 운동
(1) 인체의 해부학적 자세 : 눈의 시선은 앞을 보고, 내린 팔의 손바닥은 앞을 향하며, 발을 붙이고 똑바로 서 있는 자세
(2) 인체의 축과 면

(3) 관절 운동
좌우축(전후면)에서 일어나는 운동 : 굴곡, 신전
전후축(좌우면)에서 일어나는 운동 : 내전, 외전
장축(횡단면)에서 일어나는 운동 : 회내, 회외

3. 안정성과 기저면, 인체 지레
(1) 안정성을 결정짓는 요소
무게중심선의 위치/ 무게중심선과 기저면의 크기(기저면이 높으면 안정성 높아짐)
(2) 인체 지레
1종 지레 : 가운데 받침점이 있는 유형 예) 손톱깎이, 시소 등
2종 지레 : 작용점이 가운데 있고 힘팔이 작용팔보다 항상 큼 예) 뒤꿈치 들기, 팔 굽혀 펴기 동작 등
3종 지레 : 힘점이 가운데 있고 작용팔이 항상 큼 예) 바벨들고 하는 상완이두근 운동

4. 선운동의 운동학
(1) 등속도 운동의 특성 (등가속도 운동과 비교할 것)
물체의 속도가 변하지않음/ 가속도는 0 / 시간이 변해도 가속도는 일정함
(2) 포물선 운동의 3요소 : 투사 높이, 투사 각도, 투사 속도
(3) 투사 물체에 영향을 주는 요인 : 공기 저항, 중력

5. 각운동의 요소
각거리 : 그 물체가 한 지점에서 다른 지점으로 이동하였을 때 물체가 이동한 경로를 측정한 총각도의 크기
각변위 : 물체가 이동한 궤적의 처음에서 마지막 위치까지의 직선거리/ 방향을 가지고 있어서 일반적으로 시계 방향(-) 또는 반시계 방향(+)으로 표시
각속력 : 소요시간 ÷ 각거리 (각거리는 0~360º)로 계산
각속도 : 소요시간 ÷ 각거리 로 계산
각가속도 : 각속도가 변하는 정도를 나타내는 변인으로, 시간 ÷ (마지막 각속도-처음 각속도)로 계산

6. 선운동의 운동역학
(1)스칼라량과 벡터량
스칼라량 : 숫자로 표시되는 크기에 단위만을 붙여서 나타내는 물리량
벡터량 : 스칼라량의 크기와 단위 이외에 방향의 특성을 함께 갖는 물리량
(2) 힘 벡터의 3요소 : 크기, 방향, 작용점
(3) 힘의 종류
근력 : 근육 수축에 의하여 생기는 근육의 힘
중력 : 지구의 만유인력과 자전에 의한 원심력을 합한 힘
마찰력 : 한 물체가 움직이거나 다른 표면을 가로질러 움직일 때 언제나 일어나는 힘으로 정지, 미끄럼, 구름 마찰력이 있음
이 외에 부력, 항력, 양력 등이 있음
(4) 마그너스 효과 : 회전하며 이동하는 공의 윗부분과 아랫부분의 압력 차이에 의해 공의 경로가 굽어지는 현상
(5) 운동량 : 물체의 질량(m) X속도(v)
(6) 충격량 : =힘(충격력) X 작용 시간 = 충돌 후 운동량 - 충돌 전 운동량 = 운동량의 변화량

7. 각운동의 운동역학
(1) 토크 (힘의 모멘트)의 계산 : 편심력 X 모멘트 팔 = 관성 모멘트 X 각가속도 (F x d)
(2) 힘의 생성 원인
내력 (내적토크) : 인체 지레의 3요소 (주동근 수축에 의한 장력) / 물체가 외부로부터 힘을 받았을 때 스스로의 형상을 유지하기 위해 내부에서 버티는 힘 예) 근수축에 의한 근력이나 관절 사이에 작용하는 반작용력, 관절 내부에 작용하는 마찰력 등

외력(외적 노트) : 인체 지레의 3요소 (분절의 무게 중심에 작용하는 외력) / 물체가 외부로부터 받는 힘 예) 중력, 공기 저항, 지면 반력, 부력, 압력, 원심력과 구심력 등
(3) 관성 모멘트의 개념 : 선운동에서의 관성인 질량과 유사한 개념으로 회전 운동에서의 관성, 각운동에 대한 저항을 의미함

8. 각종 법칙 (선운동과 각운동에 각각 적용 가능)
(1) 뉴턴의 3법칙
관성의 법칙(제1법칙) : 외력이 작용하지 않는 한 모든 물체는 그 상태를 계속 유지
가속도의 법칙(제2법칙) : 물체의 가속도는 힘이 작용하는 방향과 운동을 일으키는 힘에 비례 (F=ma)
작용-반작용의 법칙(제3법칙) : 한 물체가 다른 물체에 힘을 작용하면 다른 물체로 힘을 작용한 물체에 크기가 같고 방향이 반대인 힘이 작용
(2) 선운동량 보존의 법칙 : 외력이 작용하지 않는 한, 한 시스템 내에서 어떠한 힘이 상호 작용하고 있더라도 총운동량은 변하지 않는다(뉴턴의 제1,3법칙 적용)

9. 일과 에너지
(1) 일의 개념 : 일정한 거리에 걸쳐 지면에 대항하는 힘 작용
일 (W) = 힘 (F) X 거리(d), 1J=1N x 1m
(2) 일률의 개념 : 일하고 있는 시간 비율 혹은 단위 시간당 일의 양
일률(P) = 걸린 시간(t) ÷ 일의 양(W) = t ÷ (F x d) = F x v, 1W = t ÷ J (t는 소요시간, d는 이동변위, v는 속도)
(3) 에너지의 종류
운동 에너지 : 운동으로 인해 물체가 갖는 에너지로 운동체 속도의 제곱에 비례하고, 운동량은 속도에 비례
위치 에너지 : 물체 또는 선수가 놓여 있는 위치에 따라 저장된 에너지
탄성 에너지 : 물체의 형태가 변했다가 원래의 형태로 복원시킬 수 있는 힘