이채문 전공체육 : 운동역학

❙합격수기 2015년 경기도 박현우 선생님

제1부 운동 역학 개론
제1장 운동역학의 개요 29
1)운동역학의 기본 공식 29
2)운동역학 관련 용어 31
1. 역학(力學) 31
2. 생체 역학(Kinesology) 31
3. 운동 역학(Kinetics) 31
3)역학의 연구 영역 32
1. 연구하는 움직임 상태에 따른 분류 32
2. 연구하는 내용상의 분류 32
4)운동역학의 내용과 목적 33
1. 운동역학 연구의 목적 33

제2장 운동역학의 기초지식 35
1)해부학적 기초 35
1. 인체의 골격근 35
1-1. 골격근의 종류와 움직임 35
2. 분절 36
3. 해부학적 자세 37
4. 운동면과 운동축 37
5. 위치와 방향의 용어 37

2)관절 운동 39
1.✔주요출제: 좌우축을 중심으로 전후면 상에서의 운동
06기출

07+기출

09기출

11기출

13기출

14기출
39
2. 관절 운동 형태 종합 39
3)✔관절에 따른 근육형태
06기출

07+기출

09기출

11기출
45
1. 굴근과 신근 45
2. 운동 시 동원되는 근육군 45
3.✔운동에 따른 관절 운동 형태 및 주동근 근수축 46
4)근육힘줄단위의 활동 특성 53
1. 신장성 및 탄성 54
2. 감응성 및 장력발휘능력 55
5)골격근의 기능 56
1. 운동단위의 동원 57
2. 장력발생에 따른 근육길이의 변화 57
3. 근육의 역할 58
4. 이관절 및 다관절 근육 59
6)근력생성에 영향을 미치는 요인
17기출
60
1. 힘-속도 관계 60
2. 길이-장력의 관계 62
3. 신장-수축 사이클(ssc) 63
4. 전기역학적 지연 64
7)근력, 근파워 및 근지구력 67
1. 근 력 67
2. 근파워 71
3. 근지구력 72
4. 근피로 72
5. 근육온도의 효과 73

제2부 운동학
제3장 인체운동 74
1)인체운동의 정의와 원인 74
1. 인체 운동의 정의 74
2. 인체 운동의 원인 74
2)인체운동의 형태 75
1. 선(병진)운동 75
2. 회전운동 75
3. 복합운동 76

제4장 역학의 기본개념 76
1)역학의 기본단위 76
2)시간, 공간, 운동 77
1. 시각과 시간 77
2. 공간에서의 위치와 거리, 변위 78
2-1. 스칼라량과 벡터량 82
2-2. 벡터의 분해 84
2-2-1. 스포츠 장면에 따른 벡터의 분해 84
2-3. 벡터의 합성 86
2-3-1. 나란한 두 벡터의 방향이 일치할 경우 87
2-3-2. 나란한 두 벡터의 방향이 서로 반대인 경우 87
2-3-3. 나란하지 않은 두 벡터의 합성 88
2-3-4. 스포츠상황에서의 벡터의 합성 90
2-4. 벡터의 차 91

제5장 병진운동 92
1)속력과 속도 92
1. 속력(speed) 92
1-1. 평균속력 93
1-2. 순간속력 93
2. 속도(velocity) 95
2-1. 평균속도 96
2-2. 순간속도 96
2-3. 순간속도와 스포츠 적용 98
3. 등속도 운동 98
4. 상대속도 99
2)가속도 101
1. 가속도 102
1-1. 평균가속도 103
1-2. 순간가속도 104
2. 등가속도 직선 운동 104
3. 운동방정식 유도[참고] 105
3-1. 등가속도 직선운동 105
3-2. 등속도 운동 107
3-3. 가속도의 방향 108
3)투사체 운동 114
1. 수직방향으로 투사된 물체의 운동(가정, 공기항력 무시) 116
1-1. 연직 위로 던진 물체의 운동 116
1-2. 연직 위로 던진 물체의 운동의 성질 116
1-3. 운동의 대칭성 119
1-4. 연직 아래로 던진 물체의 운동의 의미 121
1-5. 연직 아래로 던진 물체의 운동의 성질 121
2. 자유낙하된 물체의 운동 122
2-1. 자유 낙하 운동의 의미 122
2-2. 자유 낙하 운동의 성질 124
3. 수평방향으로 투사된 물체의 운동(공기저항을 무시) 125
4. 포물선 운동(비스듬히 던져진 물체의 운동)
12기출
127
5. 투사궤도에 영향을 미치는 요인 133
5-1. 투사각 134
5-2. 투사속력 136
5-3. 상대투사높이 138
4)✔포물선 운동 원리의 적용 - 포환 던지기
98기출
139
1. 투사점(릴리즈 위치)과 착지점(착지위치)이 다른 포물선 운동 139
2. 포환 던지기 140
2-1. 포환서클로부터 릴리스 순간 포환이 위치한 수평거리 140
2-2. 던져진 포환이 날아간 수평거리 140
5)적정 투사조건 142
1. 투사각도 142
2. 투사속도 142
3. 투사높이 142
6)궤적(투사체의 비행경로) 144
1. 투사체의 궤적에 영향을 주는 요인 144
2. 멀리뛰기의 발구름 각도 144
7)실제 스포츠 상황 145
1. 수평성분과 수직성분 145
2. 중력의 영향 146
3. 저항과 운동 147
3-1. 공기저항의 영향 147
3-2. 저항력 148
3-3. 저항에 의한 물체의 낙하 운동 148
3-4. 종단 속도 149
8)투사체운동의 분석 및 문제 149

제6장 회전운동 155
1)각운동의 단위 155
1. 각의 측정 156
2. 상대각과 절대각 156
3. 순간 회전중심 157
4. 각거리와 각변위 158
2)각운동의 벡터 161
3)각속도와 각가속도운동 161
1. 각속도 162
2. 각가속도 162

제7장 선운동과 각운동의 관계 164
1)선속도와 각속도 164
1. 접선방향과 접선속도 164
2. 선거리와 각거리 165
3. 선속도와 각속도의 공식 165
4.✔선속도와 각속도의 적용
02기출

10기출

11기출
166
5. 회전반경이 길수록 유리한 경우(최대각속도 이후) 167
6. 회전반경이 짧을수록 유리한 경우 167
2)각속도와 각가속도 169
3)선운동과 각운동의 통합 172
4)선가속도와 각가속도 174
5)구심가속도와 접선가속도 174
1. 야구 타격시 배트로 공을 멀리 보내는 운동학적 요인 175

제8장 인체운동의 기계적 원리 176
1)인체기계시스템의 개념과 요소 176
1. 역학적 기계시스템의 개념 176
2. 인체 기계 시스템의 3요소와 기능 176
2)지레 177
1. 인체지레의 3요소
03기출
180
3)인체지레의 분류 182
1. 1종 지레 183
2. 2종 지레 184
3. 3종 지레 185
4)축바퀴 187
1. 역학적 평형 187
2. 무게 중심과 구조물의 안정성 187
2-1. 무게 중심 187
2-2. 안정한 평형과 불안정한 평형 189
3. 1형⋅2형 바퀴 190
4. 인체에서 2형 바퀴 191
5)도르래 191
1. 고정도르래 192
2. 이동도르래 192
3. 도르래 적용 192
4. 인체 고정 도르래 193
6)인체기계의 역학적 이득(MA)과 효율(ME) 194
1. 지레의 법칙(the law of lever) 194
2. 인체기계의 역학적 이득(MA) 195
3. 인체기계의 역학적 효율(ME) 195


제3부 선운동역학
제9장 힘 198
1)물체에 작용하는 힘 198
1. 힘 198
2. 힘의 3요소 199
3. 힘의 표현 방법 202
4. 힘의 단위 : N(뉴턴) 202
5. 힘의 합성과 분해 202
6. 힘의 평형 203
2)힘의 구분(분류) 204
1. 힘의 효과(effects)에 의한 구분 204
2. 힘의 발현 처(sources)에 의한 구분 204
3. 힘과 물체의 접촉성 여부 205
3)근력 205
1. 등척성 수축 205
2. 등장성 수축 206
3. 구심성 수축과 원심성 수축 207
4)중력 207
1. 중력의 개념 209
2. 공중에서의 중력의 영향 209
3. 중력가속도 210
4. 포환던지기에서 포환의 궤적에 영향을 미치는 힘들 211
5)체중과 질량 211
1. 체중(body weight) 211
2. 질량(mass) 212
3. 체중과 질량의 관계 212
6)마찰력 212
1. 수직항력 213
2. 마찰력 214
3. 여러 가지 마찰력 215
4. 마찰력의 결정요인 216
5. 표면(미끄럼)마찰 218
6. 구름 마찰 220
7)압력 221
1. 압력의 개념 221
2. 스포츠 적용
01기출
222

제10장 뉴턴의 운동법칙 222
1)운동의 제1법칙: 관성의 법칙 222
1. 관성의 개념 222
2.✔관성의 법칙(law of inertis) 개념
07+기출
222
3. 생활 속의 관성 223
4. 관성의 법칙 스포츠 적용 224
5. 관성력 225
2)운동의 제2법칙: 가속도의 법칙 225
1. 가속도의 개념 225
2. ✔가속도의 법칙(law of acceleration) 개념
03기출

07+기출
225
3. 힘과 가속도 226
4. 질량과 가속도 226
5. 운동의 제2법칙(가속도의 법칙)과 운동 방정식 227
6. 질량과 무게 228
7. 가속도의 법칙 스포츠 적용 228
3)운동의 제 3법칙 : 작용반작용의 법칙 229
1. 힘은 어디서 생겨날까? 229
2. 반작용력의 개념 230
3.✔작용반작용의 법칙(law of action and reaction)
07+기출
230
4. 생활 속의 작용 · 반작용 231
5. 작용반작용의 법칙 스포츠 적용 232
6. 지구의 반작용력이 미치는 영향 233
4)뉴턴의 운동법칙과 이동운동 235
1. 지면반력 235
2. 제자리 높이뛰기 지면반력 성분 분석 235
3. 100m 달리기 출발 시 역학적 원리 241

제11장 운동량과 충격량 243
1)운동량 244
1. 운동량의 정의 244
2. 운동량의 크기와 단위 244
3. 운동량의 특징 245
4. 운동량의 스포츠 적용 246
2)운동량보존의 법칙 247
1. 운동량 보존의 법칙 정의 247
2. 운동량 보존의 법칙 개념 248
3. 운동량 보존의 법칙(충돌 전→후) 251
4. ✔타격된 공의 충돌 후 속도를 증가시키는 요인
01기출
252
5. 스포츠 현장에서 운동량 보존의 법칙 252
6. 운동량 보존의 법칙 253
7. 창던지기에서 투사거리를 높이기 위한 적용 253
3)충격량 253
1. 충격량 개념 254
2.✔스포츠에서 충격력 적용
99기출
255
4)충격량과 운동량의 변화량
15기출
255
1. 충격량과 운동량의 관계 256
2. 충격력 256
3. 생활 속의 충격량과 충격력 258
4. 선운동량과 충격량
17기출
259
5)충격력 or 충격량 증가 265
1. 태권도에서 송판 격파(충격력 증가, 충격시간 감소, 충격량 동일 가정) 265
2. 창던지기 자세(충격시간 증가, 충격량 증가) 265
3.✔테니스에서 팔로스루(충격시간 증가, 충격량 증가)
99기출
266
4. 높이뛰기 도약 시 충격량(충격력증가, 충격시간 증가, 충격량 증가) 266
6)충격력 감소 or 충격력 분산 267
1.✔공중에서 낙하 시(충격시간 증가, 충격력 감소, 충격량 동일)
10기출
267
2. 야구공 캐칭 자세(충격력 감소, 충격시간 증가, 충격량 동일) 268
3. ✔착지 및 정지시의 충격량 이용(충격시간 증가, 충격력 감소, 충격량 동일가정)
01기출
269
4. 충격시간 길게 할 수 없는 충격 면적 증가 269

제12장 에너지와 일 275
1)에너지 275
1. 에너지의 형태 276
2. 에너지와 일의 단위 276
3. 역학적(기계적) 에너지 277
2)✔운동에너지(Kinetic Energy : KE)
01기출
277
1. 운동에너지 277
2. 일-에너지 정리 279
2-1. 스포츠 상황에서의 예 - 야구 280
2-2. 스포츠 상황에서의 예 - 컬링
12기출
281
3. 운동에너지를 소멸시키는 방법 282
4. 운동에너지와 운동량의 관계 283
3)위치 에너지(퍼텐셜 에너지) 283
1. 중력에 의한 위치에너지 285
2. 위치에너지와 일량 286
3. 역학적 에너지의 보존(공기저항이 없고, 중력만 외력으로 작용) 287
4. 높이뛰기에서 역학적에너지 적용 288
5. 탄성에 의한 위치에너지(※제13장 참고) 289
6. 장대높이뛰기에서 역학적 에너지 보존(운동E → 탄성E → 위치E) 291
4)역학적 에너지 보존 293
1. 역학적 에너지 보존 법칙 293
2. 중력에 의한 역학적 에너지 보존 294
3. 탄성력에 의한 역학적 에너지 보존 295
4. 역학적 에너지는 항상 보존될까? 296
5. 체조의 대차돌기 적용 297
5)일 299
1. 일량의 정의 300
2. 힘을 수평방향으로 작용하는 경우 301
3.✔중력에 대하여 수직방향과 경사면의 일
09기출
302
4. 힘을 수직 상방으로 작용하는 경우 302
5. 힘의 크기가 변할 때의 일 303
6. 일의 원리 304
7. 근수축에 따른 음과 양의 일 304
8. 지렛대와 도르래의 일 306
9. 윗몸일으키기 운동 상황에서 일량 307
6)파워(일률, 순발력) 308
1. 파워(일률)의 크기 308
2. 일률과 속도 310
3. 파워의 양 계산 311
7)일과 에너지의 관계 313
제13장 탄성운동 317
1)탄성 317
1. 탄성에너지 개념 317
2. 탄성충돌 유형 317
3.✔공의 변형과 후크의 법칙
11기출
318
2)반발계수(탄성계수)
15기출
319
1. 반발계수(탄성계수) 개념 319
3)탄성력
10기출
321
4)스포츠 상황에서 탄성력 324
1. 탄성력이 추진력으로 작용 324
2. 탄성력이 완충력 또는 저항력으로 작용 324
3. 불완전 탄성 충돌과 역학적 에너지 손실 325

제14장 충돌(임팩트)과 리바운드 326
1)충돌(임팩트) 326
1. 충돌의 종류와 충돌힘 326
2. 직접 충돌과 간접(사각) 충돌 327
2)충돌(임팩트) 힘 크기에 영향을 주는 요인 327
1. 충돌체의 역학적 에너지 327
2. 힘이 가해진 거리 328
3. 힘이 가해진 면적 329
3)리바운드 329
1. 리바운드힘의 크기에 영향을 주는 요인 329
2. 리바운드힘의 방향에 영향을 주는 요인 330
3. 회전에 의한 리바운드힘의 방향 330
4. 농구의 백보드 슛에서 공의 회전과 리바운드 영향 331
4)각운동역학 332


제4부 각운동역학
제15장 회전효과 332
1)토크(torque)와 역학적 평형 332
1.✔토크의 개념
11기출
332
2. 인체 운동과 토크 338
3. 토크의 합 계산 339
4.✔중력에 의한 추진토크와 저항토크
07기출
339
5.✔흔들기와 회전하기 운동기능
07기출
339
6. 유도에서 힘팔과 저항팔의 길이 340
7. 윗몸일으키기에서 힘팔과 저항팔의 길이 340
8. ✔자전거 기어의 힘팔의 길이
11기출
342
9. 분절 길이의 장․단점 342
10. 다이빙과 뜀틀의 토크
14기출
343
2)토크의 측정 346
1. 회전성분력(접선성분력) 346
2. 진힘팔 ⒜ 346
3. 진저항팔 ⒝ 347

제16장 인체의 무게중심과 안정 348
1)인체의 무게중심 348
1. 무게중심 348
2. 인체의 무게중심 349
3. 밀도에 따른 무게중심의 변화 349
2)인체의 자세와 안정
12기출
349
1. 인체의 자세 349
2. 인체안정의 원리 350
3. 평형, 균형, 안정성의 개념 350
4. 정적 안정성 개념 350
5.✔인체의 정적 안정성 요인
97기출

02기출

10기출

12기출
351
6. 선안정성 354
7. 선안정성과 마찰 354
8. 회전 안정성 354
9. 토크 대 토크 355
10. 회전 안정성을 결정하는 요소 356
11. 최소한의 안정성만 요구되는 운동기능 358
12. 동적 안정성 359
13. 트위스트와 회전할 때의 회전 안정성 360
14. 스포츠 상황에서 인체의 안정성 360




제17장 등속원운동 364
1)등속원운동 364
1. 등속원운동 364
2. 등속 원운동 하는 물체의 특징 365
3. 구심 가속도 366
3-1. 순간 속도의 변화량 366
3-2. 순간 속도의 변화량의 크기 367
3-3. 순간 속도의 변화량의 방향 368
3-4. 구심 가속도를 구해 보자 368
3-5. 구심 가속도의 크기 369
3-6. 구심 가속도의 방향 369
2)구심력 369
1. 구심력의 개념 369
2. 구심력의 필요성 370
3. 구심력의 크기 371
4. 구심력의 방향 371
5. 구심력이 작용하는 예 372
6. 관성력 372
6-1. 좌표계 372
6-2. 관성력이란 무엇일까? 372
6-3. 관성력의 예 374
7. 스포츠 상황 적용 375
8. 관성, 구심력, 원심력의 관계 376
9. 해머던지기에서의 관성, 구심력, 원심력 376
10. 원심력 376
10-1. 원판 밖에서 살펴봤을 때 377
10-2. 원판 위에서 살펴봤을 때 377
11. 스포츠에서 원심력을 극복하는 방법 378

3)내측기울임각도 378
1. 구심력과 원심력의 관계 378
2.✔구심력과 내측기울임 각도
공청회
379
3. 구심력의 스포츠 적용
16기출
380

제18장 비등속회전운동(가속원운동) 383
1)접선가속도와 접선력 383
1. 접선가속도와 접선력 383
2)✔관성모멘트
03기출

10기출
383
1. 관성모멘트(moment of innertia) 383
2. 회전하는 물체의 관성의 크기를 결정하는 주요 요인 384
3. 관성모멘트의 이해 384
4. 질량분포의 차이에 따른 관성모멘트의 변화 384
5. 각가속도에 대한 저항 386
6. 평행축의 원리
16기출
387
3)각운동량 390
1. 각운동량 정의 390
4)뉴턴의 운동법칙 391
1.✔각운동량 보존의 법칙
04기출
391
2.✔(각)관성의 법칙 적용
04기출
392
3. 뉴턴의 (각)작용반작용의 법칙 393
4. 스포츠에서 작용반작용토크(각작용반작용) 393
5.✔공중에서 각운동량이 보존되는 이유
08기출

공청회
395
6. 지면과 공중에서 각운동량 변화
08기출
395
5)각운동량 전이 399
1. 각운동량 전이 개념 399
2. 제자리멀리뛰기에서 각운동량 전이 400
3. ✔야구배팅에서 각운동량 전이
06기출

12기출
401
4. 인체 분절간 각운동의 전이 402
5. ✔뜀틀에서 넥스프링(neck spring) 동작
10논술
407
6)카운터 밸런스(counter balance) 410
1. 정의 410
2. 운동 기능 효과 410
3. 적용 410
7)각(회전)충격량 412
1. 각충격량의 정의 412
2. 각충격량을 결정짓는 요인 412
3. 각충격량과 각운동량의 변화 413
4. 스프링보드 다이빙 415
5. 선운동과 각운동의 비교 415
8)근수축의 역학적 모형 416
1. 근수축의 역학적 구조 416


제5부 유체운동
제19장 인체의 유체운동 423
1)정수압 423
1. 정수압의 개념 423
2)부력 423
1. 아르키메데스의 법칙 423
2. 부력의 개념 424
3. 인체의 비중 424
4. 부력중심 425
5. 뜨는 자세
2017 서술형
425
3)항력 428
1. 항력 개념 428
2. 상대속도 430
3. 공기와 물의 특성 431
4. 유체점도 431
4)유체의 저항력의 유형(표면항력, 형태항력, 파동항력) 432
1. 표면항력 432
2. 형태항력 432
3. 항력이 야구공, 테니스공, 골프공의 비행에 미치는 영향 434
4. 파동항력(조파항력) 435
5)양력 436
1. 양력의 개념 436
2. 추진력으로서의 양력과 항력 437
3. 포일 모양 440
4.✔마그누스 힘
17기출
443
5.✔마그누스 효과
09기출
444
6)유체에서의 추진력 448
1. 추진항력이론 449
2. 추진양력이론 449
3. 소용돌이의 발생 450
4. 스트로크 기술 450


제6부 스포츠 종목별 기술 분석
제20장 체육교육과 스포츠에 대한 운동역학의 적용 454
1)스포츠 기술에 적용되는 역학적 개념 454
1. 수직점프를 위한 충격량의 생성을 나타낸 그래프 454
2. 수직점프에서부터 비행 후 착지 시에 나타나는 힘-시간 곡선이다. 455
2)인체가 최대 속도를 발휘하기 위한 역학적 개념 2가지
2012 논술

2013 논술

2017 서술
456
1. 운동 연결의 원리(kinetic link principle) 456
1-1. 개방 사슬형 운동(open kinetic chain) 456
1-2. 폐쇄 사슬형 운동(closed kinetic chain) 457
2. 신전-단축 주기(신장 수축 주기stretch-shorten cycle)
2012 논술

2013 논술

2017서술
461

제21장 운동 경기의 운동학⋅운동역학⋅근전도 분석 463
1)다리운동( 걷기, 달리기, 멀리뛰기, 높이뛰기)
10기출
463
1. 걷 기 463
1-1. 걷기 동작의 시차적 분석 463
1-2. 걷기의 보폭과 속도와의 관계 464
1-3. 지면반력의 작용 464
2. 달리기 465
2-1. 달리기 동작의 시차적 분석 465
2-2. 질주속도와 보폭, 보수의 관계 467
2-3. 달리기시의 일과 효율 469
3. 운동 기술 분석의 연구 방법
2012 논술
469
3-1. 시간요인 분석 469
3-2. ✔운동학적 분석
10기출

11논술
473
4. 멀리뛰기 477
4-1. 도약거리에 영향을 주는 변인 477
4-2. 동작단계별 분석 479
4-3. 허들달리기(장애물달리기) 480
5. 높이뛰기 481
5-1. 킥력과 인체중심의 상승 높이와의 관계 481
5-2. 킥력과 하지의 반동효과 482
5-3. 높이뛰기에 관여하는 변인 484
5-4. 장대높이뛰기 485
5-4-1. 장대높이뛰기 기본 요소 485
5-4-2. 장대 스윙기 동안 역학적 에너지 전환 485
2)던지기 동작 486
1. 포환던지기 486
1-1. 운동학적 분석 486
1-2. 운동역학적 분석 487
2. 해머던지기 488
2-1. 투해머의 투척거리 488
2-2. 투해머의 회전동작에 대한 분석 489
2-3. 운동학적 분석 490
3)수영 491
1. 운동학적 분석 491
2. 운동역학적 분석 493
3. 수영속도와 스트로크와의 관계 494
4)스키, 스키점프 494
1. 운동학적 분석 494
5)다이빙 496
1. 운동역학적 분석 496