운동기구 사용 시 기구와 인체에 작용하는 힘 구하기
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- 목차
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1. 이론적 배경
1.1. 힘과 모멘트 평형
1.2. 신체 분절 (Body segment)
2. 실험 방법
2.1. 기구 소개
2.1.1. 원리와 사용법
2.1.2. 실험에 사용된 기구
2.2. 실험 분석에 사용될 세 가지 단계별 data
2.2.1. 실험 1. ①번 단계(운동의 시작 단계)
2.2.2. 실험 2. ②번 단계(운동의 중간 단계)
2.2.3. 실험 3. ③번 단계(운동의 끝 단계)
2.2.4. 최종적인 측정 data
2.3. 시험자의 실제 신체 길이, 무게 및 무게 중심의 위치
3. 데이터 계산 및 분석
3.1. 컴퓨터 분석
3.2. 계산
3.2.1. 실험 1
3.2.2. 실험 2
3.2.3. 실험 3
4. 결론
5. 참고문헌
- 본문내용
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1. 이론적 배경
1.1. 힘과 모멘트 평형
관성력이 없는 상태에서 정지한 물체에 작용하는 힘은 정역학적 해석을 통해 구할 수 있다. 그 과정에서 가장 기본이 되는 것은 힘과 모멘트의 평형 조건을 이용하는 것이다.
물체에 작용하는 여러 가지 힘이 평형을 이루고 있을 때 각 힘들의 합력은 0이다. 예를 들어 식탁 위에 올려져있는 사과는 지구에 의한 중력과 식탁에 의한 수직항력을 받는다. 두 힘의 크기는 같고 방향이 반대이다. 두 힘의 합력은 0으로 힘의 평형을 이루어 사과는 정지해 있다. 따라서 힘의 평형을 이루고 있을 때 물체에는 힘이 작용하지 않는 것과 같다. 즉, 운동 상태가 변하지 않는다.
모멘트의 경우도 마찬가지이다. 물체에 작용하는 힘의 모멘트가 여러 개 있는 경우, 물체의 회전 평형 조건은 힘의 모멘트의 총 합이 0이어야 한다. 그러므로 운동 기구 사용 시 기구와 인체에 작용하는 힘은 힘과 모멘트의 평형 조건을 이용해 미지의 반력을 구하는 과정을 통해 알아낼 수 있다.
1.2. 신체 분절(Body segment)
운동 기구와 신체에 작용하는 중력에 의한 힘은 기구와 인체의 모든 점에 걸쳐 분포 하중으로 작용하지만 이 모든 힘을 고려하는 것은 사실상 힘들다. 따라서 기구와 신체의 segment 별 무게중심을 합하여 간단히 나타낼 수 있다. 뒤에서 자세히 다루겠지만 기구의 경우 모든 부분이 homogeneous 하다고 가정하면 기구의 각 부분의 중심점을 무게중심이라 할 수 있다. 반면 신체의 경우는 같은 가정을 적용할 수 없으므로 신체 분절을 이용한다.
<그림 > Body segments
<그림 1>은 신체 분절의 구분을 나타낸 것이다. 신체는 목을 포함한 머리(Head), 몸통(Trunk), 위팔(Upperarm), 아래팔(Forearm), 손(Hand), 넓적다리(Thigh), 종아리(Leg), 발부위(Foot) 등 총 8개 신체 부위로 분리해서 생각할 수 있으며. 각 분절에 해당하는 무게 및 무게 중심 위치가 존재한다.
- 참고문헌
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1. 박순영, 한국 성인의 체구성에 관한 연구-표준체중치와 총체지방량을 중심으로-, 인간과학, Vol.2, No.4, pp.47-62, 1978.
2. 이재구, 정철정, 안의수, MRI에 의한 한국인 성인 남자 신체조성의 평가, 대한체질인류학회지, Vol.6, No.2, pp.209-217, 1993.
3. 정철정, 한국 성인 남자의 생체역학적 신체분절 모수치 산출, 서울대학교, 박사학위, 1993.
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