기능해부학 5강

 

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009 일과 일률

 

01 일(work)

• 어떤 물체에 힘이 가해져 위치의 변화가 생기는 경우
• 일(W) = 힘(F) X 수평거리(d)
• 스칼라양
• 단위: 줄(Joule, J)
• 다른 힘에 대해 일을 하는경우 물체의 속도를 변화시킬때 하는 일이 있음
• 힘의 방향과 이동방향이 같을 경우 -> 양의 일
• 힘의 방향과 이동방향이 같을 경우 -> 음의 일
• 스포츠 상황에서 일의 경우 지면에 대하여 일정한 각도를 가지고 행해지는 경우가 많음

-> 일 = 가해진 힘 X 수평이동거리(cos d)

 

02 일률(power)

• 단위시간당 행하는 일의 양
• 일률(P) = 일(W) ÷ 힘이 작용한 시간(t) = 힘(F) X 거리(d) ÷ 힘이작용한 시간(t) = 힘(F) X 속도(v)
• 단위: 와트(Watt, w), J/s
• 걸린시간이 같을때 일률과 일의 양은 비례하고 일의양이 같을때 일률과 걸린 시간은 반비례
• 순발력

① 산체운동에 대한 일률의 개념

② 한정된 시간 내에 많은 양의 일을 할수있는 능력

③ 짧은 시간 내에 최대의 근력을 발휘할수있는 능력

 

010 에너지

 

01 에너지의 정의와 종류

• 에너지: 어떤 종류이든 일을 할수있는 능력을 나타내는 물리량, 단위로는 줄(Joule,J)을 사용
• 위치에너지: 물체가 그 위치를 변화시켜 일을 할수있는 에너지

① 중력에 의한 위치에너지

(1) 물체가 기준면보다 높이 있을때 중력의 영향을 받아 기준면까지 내려오면서 중력에 의해 일을 하게 굄

(2) 위치에너지(Ep) = 물체의 질량(m) X 중력가속도(g) X 높이(h) = 무게(w) X 높이(h)

(3) 위치에너지는 높이가 같을때 물체의 질량에 비례하며 물체의 질량이 같을때 높이에 비례

②탄성에 의한 위치에너지

(1) 탄성력에 이해 잠정적인 에너지를 보유한 경우

(2) 탄성에너지(Epk) = 1/2 X 탄성계수(k) X 변형된 길이 (x)2

(3) 훅(Hook): 외부에서 작용하는 힘의 크기가 클수록 물체의 변형도 함께 많이 일어나고, 변형이 많을수록 탄성력도 함께 비례하여 커진다는 법칙

 

• 운동에너지: 물체가 운동함으로써 가지게 되는 에너지

① 직선운동의 운동에너지

(1) 직선운동을 하는 물체가 지니게 되는 운동에너지, 물체가 수행하는 일과 직접적으로 관련

(2) 직선운동의 운동에너지(Ek) = 1/2 X 물체의 질량(m) X 속도(v)2

(3) 운동에너지는 질량이 일정할때 물체의 속도의 제곱에 비례하고 물체의 속도가 일정할때 물체의 질량과 비례함

(4) 물체의 질량보다는 속도가 갖는 의미가 더 큼

② 회전운동의 운동에너지

(1) 축을 중심으로 한 회전운동 시에 나타나는 운동에너지

(2) 회전운동의 운동에너지(Er) = 1/2 X 물체의 질량(m) X 회전축으로부터의 거리(r)2 X 각속도(w)2

= 1/2 X 관성모멘트(I) X 각속도(w)2

③ 운동에너지는 질량과 속도(또는 각속도)의 제곱에 비례함

 

02 역학적 에너지 보존법칙

• 운동하고 있는 물체에서 위치에너지와 운동에너지는 서로 전환할수있는데 외력이 작용하지 않는한 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다는 법칙
• 역학적 에너지 = 운동에너지 + 위치에너지 = 일정
• 외력이 작용하지 않는 공중 동작에서 적용되는 법칙
• 운동에너지 = 위치에너지 -> 1/2mv2 = mgh

 

03 인체의 에너지 효율

• 인체가 소모한 에너지양에 대해 역학적으로 한 일의 비율

-> 인체의 에너지 효율 = 역학적으로 한일 ÷ 인체가 소모한 에너지의 양

• 투입한 에너지에 대한 이용할수있는 에너지의 비

-> 에너지 효율 = (이용할수있는 에너지 ÷ 투입한 에너지) X 100

 

04 일과 에너지의 관계

• 물체가 일을 하게 되면 에너지는 감소하게 되고 에너지는 일로 전환됨
• 일 = 운동에너지 변화량 = 운동에너지2 - 운동에너지1