인체측정과 자유물체도(Free body diagram)

인체측정학(Anthropometry)

 

 

1) 정의

 

- 길이, 무게, 부피, 밀도, 중력 중심, 질량 관성모멘트 같은 인체의 신체적 특성에 대한 측정

- 운동형상학적, 운동역학적 분석에 필수적

 

 

2) 측정자료

 

인체 분절	정의	체중에 대한 무게비율	중력중심 위치(분절 전체길이에 대한 몸쪽 끝부분에서의 위치)
머리-목	바깥귀길 ~ 첫쨰 갈비뼈	8.1 %	0 %
몸통	오목위팔관절 축 ~ 넙다리뼈 큰돌기	49.7 %	50 %
위팔	오목위팔관절 축 ~ 팔꿉관절 축	2.8 %	43.6 %
아래팔	팔꿉관절 축 ~ 자쪽 붓돌기	1.6 %	43 %
아래팔-손	팔꿉관절 축 ~ 자쪽 붓돌기	2.2 %	68. 2 %
손	손목관절 축 ~ 중지의 몸쪽손가락뼈사이관절	0.6 %	50.6 %
팔 전체	오목위팔관절 축 ~ 자쪽 붓돌기	5 %	53 %
넙다리	넙다리뼈 큰돌기 ~ 넙다리뼈 관절융기	10 %	43.3 %
정강이	넙다리뼈 관절융기 ~ 안쪽 복사뼈	4.65 %	43.3 %
정강이-발	넙다리뼈 관절융기 ~ 안쪽 복사뼈	6.1 %	60.6 %
발	가쪽 복사뼈 ~ 둘째 발허리뼈머리	1.45 %	50 %
다리전체	넙다리뼈 큰돌기 ~ 안쪽복사뼈	16.1 %	44.7 %

 

 

 

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자유물체도(Free body diagram)

 

 

1) 정의

 

- 신체와 환경 사이의 상호작용을 나타내는 스케치

- 시스템에 작용하는 관련된 모든 힘들이 표시되어야 함

- 작용되는 힘의 벡터는 화살표로 표시됨

- 관절반작용력(joint reaction force) : 근육활성, 신장된 관절주위 결합조직, 체중에 의해 생산된 힘들에 대한 반작용력

 

 

 

지면반발력(GRF) / 발무게(FW) / 관절반작용력(JRF) / 힘의 합력(MF)

 

 

 

2) 자유물체도 구성

 

- 1단계 : 자유 물체를 확인하고 분리

- 2단계 : 신체의 위치와 움직임을 규정할 수 있는 좌표 기준체계 설정

- 3단계 : 자유 물체에 작용하는 내적인 힘과 외적인 힘 표시

- 4단계 : 관절반작용력 표시

- 5단계 : 관련 운동 공식 표시

 

 

3) 공간적 기준체계

 

- 지점, 위치, 분절의 돌림 축에 대한 위치와 움직임 규정할 수 있게 하는 체계

- 신체의 내부나 외부에 위치 가능

 

ㄱ. 상대적 기준체계(Relative reference frame)

   - 인접 분절에 대한 다른 분절의 위치 설명

   - 분절들 사이의 해부학적 표시점, 좌표의 운동을 비교 

   - 공간에서의 고정된 지점, 위치에 대한 운동 규정 시 정보 부족

   - (ex. 관절 각도계)

 

ㄴ. 포괄적 기준체계(Global reference frame)

   - 공간에서 외적으로 규정 된 유형의 기준체계 운동 분석 시 사용

   - (ex. 걷기 동안 몸통의 과도한 앞쪽 / 가쪽 치우침)

 

ㄷ. 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)

   - 평면이나 공간에서 좌표축들이 서로 직각으로 만나는 좌표계

   - 2D 좌표 기준체계 : 서로에 대한 양의 방향을 가지는 화살표 머리가 직각으로 교차하고 있는 체계

   - 3D 좌표기준체계 : 3개의 축이 서로에 대한 양의 방향을 가지는 화살표 머리를 직각으로 교차하고 있는 체계

 

 

 

2D 좌표계와 3D 좌표계

 

 

 

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※ 정리 문제

 

1. 인체측정학이란?

2. 손이 체중에서 차지하는 무게 비율은?

3. 자유물체도란?

4. 관절반작용력에 대해 설명하라

5. 자유물체도 구성하는 방법은?

6. 데카르트 좌표계란?

 

답 ↓

1. 인체측정학은 인체의 무게, 부피, 비율, 중력 중심 등을 측정하는 학문

2. 손은 전체 체중 중 0.6% 정도

3. 자유물체도는 신체와 환경 사이의 상호작용을 나타내는 스케치

4. 관절반작용력은 근육, 결합조직, 체중에 의해 발생하는 힘의 반발력으로 관절 접촉력도 포함됨

5. 자유물체도는 먼저 자유 물체를 확인/분리하고, 좌표 기준체계 설정을 한 후, 내적인 힘/외적인 힘 표시해 관절반작용력을 그리고 마지막으로 관련된 운동 공식을 작성함

6. 데카르트가 발명한 좌표축들이 직각으로 만나는 좌표계로 기능해부학에서는 힘의 벡터를 표시하기 위해 사용됨