일과 파워의 측정

측정단위

 

 

1) 미터법

 

- 질량, 길이, 부피 정도를 설명하기 위해 사용하는 측정체계

메가(mega)	1,000,000
킬로(kilo)	1,000
센트(cent)	0.01
밀리(milli)	0.001
마이크로(micro)	0.000001
나노(nano)	0.000000001
피코(pico)	0.000000000001

 

 

2) 국제단위(SI)

 

- 에너지, 힘, 일, 파워 등을 표준화하기 위해 사용하는 측정체계

질량(Mass)	kilogram(kg)
거리(Distance)	meter(m)
시간(Time)	second(s)
힘(Force)	Newton(N)
일(Work)	Joule(J)
에너지(Energy)	Joule(J)
파워(Power)	watt(W)
속도(Verocity)	meters per second(m·s-1)
토크(Torque)	newton-meter(N·m)

 

 

 

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일(Work)

 

 

1) 정의

 

- 일정한 거리에 작용한 힘의 양

- 일 = 힘 X 거리(거리=시간 X 속력)

- 힘의 국제단위는 N, 거리의 국제단위는 m

- (ex. 100Kg을 2m에서 들었을 때 일의 양 = 100Kg X 9.81N X 2m = 1962J)

kilogram(kg)	1 kg = 9.81 N
kilogram-meter(kgm)	1 kgm = 9.81 J
kilocalorie(kcal)	1 kcal = 4186 J

 

 

2) 측정

 

ㄱ. 스텝박스

   - 100kg의 남자가 50cm 높이의 박스에서 분당 50걸음의 속도로 10분 동안 운동 시 일의 양?

   - (100kg X 9.81N) X (0.5m X 50걸음·min-1 X 10min) = 245,250J

 

ㄴ. 사이클

   - 저항력이 1kg이고 원주가 6m인 휠을 60rev·min-1의 속도로 10분 동안 운동 시 일의 양?

   - (1kg X 9.81N) X (6m X 60rev·min-1 X 10min) = 35,316J

 

ㄷ. 트레드밀

   - 경사도 : 트레드밀 바닥이 100m 회전마다 수직으로 올라가는 정도(수직이동거리 = 경사도 X 거리)

   - 100kg의 남자가 경사도 7.5% grade, 속도 200m·min-1 인 트레드밀을 10분 동안 운동 시 일의 양?

   - (100kg X 9.81N) X (7.5grade/100 X 200m·min-1 X 10min) = 147,150J

 

 

 

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파워(Power)

 

 

1) 정의

 

- 시간당 달성되는 일의 양

- 파워(W) = 일(J) ÷ 시간(s)

- 파워는 수행되는 일의 속도 측정 가능

- (ex. 60초간 60000J 의 일 수행 시 파워량 = 60000J ÷ 60s = 10000W)

Watt(W)	1 W = 1 J·s-1
Horsepower(hp)	1 hp = 745.1 W = 745.7 J·s-1
Kilogram-meter·min-1(kgm·min-1)	1 kgm·min-1 = 0.163 W

 

 

2) 측정

 

ㄱ. 스텝박스

   - 100kg의 남자가 50cm 높이의 박스에서 분당 50걸음의 속도로 10분 동안 운동 시 파워 산출량?

   - (100kg X 9.81N) X (0.5m X 50걸음·min-1 X 10min) ÷ (600s) = 408.75W

 

ㄴ. 사이클

   - 저항력이 1kg이고 원주가 6m인 휠을 60rev·min-1의 속도로 10분 동안 운동 시 일의 양?

   - (1kg X 9.81N) X (6m X 60rev·min-1 X 10min) ÷ (600s) = 58.86W

 

ㄷ. 트레드밀

   - 경사도 : 트레드밀 바닥이 100m 회전마다 수직으로 올라가는 정도(수직이동거리 = 경사도 X 거리)

   - 100kg의 남자가 경사도 7.5% grade, 속도 200m·min-1 인 트레드밀을 10분 동안 운동 시 일의 양?

   - (100kg X 9.81N) X (7.5grade/100 X 200m·min-1 X 10min) ÷ (600s) = 245.25W

 

 

 

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※ 정리 문제

 

1. 힘, 일, 에너지의 국제단위체계는?

2. 일(work)의 정의와 일을 구하는 공식을 설명하라

3. 파워(poer)의 정의와 파워를 구하는 공식을 설명하라

4. 60kg의 남성이 30cm의 스텝박스를 분당 30걸음으로 20분 동안 운동 시 일과 파워의 양은?

 

1. 힘은 Newton(N) 일과 에너지는 Joule(J)로 표시함

2. 일은 일정 거리에 작용한 힘의 양으로 힘 X 거리로 구할 수 있음

3. 파워는 시간당 달성되는 일의 양으로 일 ÷ 시간으로 구할 수 있음

4. 일 = 힘 X 거리이므로 힘(60kg X 9.81N) X 거리(0.3m X 30걸음·min-1 X 20min) = 105,948J 이고 파워 = 일 ÷ 시간이므로 일(105,948J) ÷ 시간(1200s) = 88029J