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운동 역학
Part.2
안녕하세요. 트레이너 이영진입니다.
운동역학 Chapter가 어렵지만 꼭 알아야 하는 기초이며,
정확한 트레이닝을 하기 위해서 자세하게 알아야 해서
오늘도 운동 역학에 대해 포스팅 하겠습니다.
1.
근력의 생체역학적 요인
근력을 발휘하는 데 관련되는 생체역학적 요인들로, 신경조절, 근육의 횡단면적,
근섬유 배열, 근육 길이, 관절각, 근수축속도, 관절 각속도 및 신체 크기 등이 있다.
신경조절
신경조절은 근육의 최대 힘 발현에 영향을 미치는데,
이러한 힘 발현은 어떠한 그리고 얼마나 많은 운동단위가 근수축에 관여
하는가와 운동단위가 신호 발사 비율에 의해 결정된다.
저항운동을 할 때 초기 몇 주 동안 근력이 증가하는데
이는 신경계 대한 적응 결과이며, 뇌가 주어진 근 조직으로부터
보다 많은 힘을 만들어 내는 방법을 배우게 된다.
일반적으로 근력이 클 경우는,
1)
보다 많은 운동단위가 수축에 관여하거나,
2)
동원되는 운동단위의 크기가 더 크거나,
3)
신호 발사 비율이 더 빠를 때 이다.
저항훈련 초기 몇 주간 근력 향상의 상당 부분은 신경 적응에 의한 것이고,
즉, 주어진 양의 수축 조직을 가지고 어떻게 더 큰 힘을 발휘하는지를
뇌가 배우는 과정이다.
근육의 횡단면적
다른 모든 조건이 같다면, 발현되는 힘은 근육의 부피보다 단면적과 더 관계가 있다.
그러므로 모든 조건이 같을 때 키가 큰 사람은 횡단면적이 작기 때문에
동일한 근량을 갖고 있는 키가 작은 사람에 비해 저항운동이 어렵다.
근섬유의 정열
우상근(pennate muscle, 새의 깃털 모양)
은 건에 비스듬이 정렬되어 깃털 모양으로 배열된 근섬유를 갖고 있다.
우상각(angle of pennation)
은 근섬유와 근육의 기점과 착점을 연결하는 가상의 선 사이의 각도로 정의
(0
도는 우상되지 않았음을 의미. 인체의 많은 근육들은 우상되어 있지만,
15도를 초과하는 우상 각도를 가진 근육은 거의 없다.)
대부분의 골격근은 우상 형태이다.
근 길이
근육이 휴식 상태의 길이일 때, 액틴과 마이오신 필라멘트는 서로 나란히 마주보게 되고
이 때 가장 많은 숫자의 잠재적 십자형교가 가능하다.
휴식 상태의 길이에서 근육이 가장 큰 힘을 발휘할 수 있는 것.
근육이 휴식시 길이보다 더 많이 늘어나게 되면, 액틴과 마이오신이
서로 마주하고 있는 부분이 줄어든다.
잠재적 십자형교가 줄어들면 근육은 휴식 시 길이만큼 힘을 발휘할 수 없게 된다.
근육이 휴식 길이보다 지나치게 짧아진 상태에서 수축할 때에는,
액틴 필라멘트가 중첩되고, 십자형교의 숫자가 줄어들게 되어
힘을 발현하는 능력이 감소하게 된다.
관절각
모든 신체의 움직임은 관절을 축으로 한 회전운동에 의해 일어나기 때문에,
근육이 발휘한 힘을 토크의 형태로 나타날 수 밖에 없다.
근 수축 속도
근육의 수축 속도가 증가함에 따라 근육의 힘 발현 능력은 감소함을 보여줌.
관절각 속도
근수축력에 의해 발생된 토크는 근육이 수축하는 방향에 따라
관절각의 속도를 변화시킨다.
구심성 근 활동
저항력보다 수축력이 더 크기 때문에 근육의 길이가 짧아지는 근 활동.
(
수영과 사이클링은 거의 전적으로 구심성 근 활동이다.)
원심성 근 활동
저항력보다 수축력이 더 작기 때문에 근육의 길이가 길어지는 근 활동.
등척성 근 활동
저항력과 수축력의 크기가 같기 때문에 근육의 길이가 변하지 않는 근 활동.
질량에 대한 근력 비율
일을 하거나, 스포츠 활동을 하거나 또는 일상생활을 하거나 간에 질량에 대한
근력 비율이 높다는 말은 일반적으로 향상된 운동수행능력을 의미한다.
모든 운동 프로그램들이 질량에 대한 근력 비율을 향상시키지는 않는다.
만일 훈련 프로그램이 근력을 향상시키는 것 이상으로 체중을 증가시킨다면,
질량에 대한 근력 비율은 감소한다.
2.
근수축의 저항원
근력 트레이닝 운동에서 가장 흔한 저항의 원천은
중력, 관성, 마찰력, 유체저항, 탄력 등이다.
중력
중력의 당김에 의해 물체가 아래로 향하는 힘으로, 물체의 중량이라고도 불리며,
물체의 질량을 그 지역의 중력가속도와 곱한 값과 같다.
중력가속도는 지역 위치에 따라 다양할 수 있다.
자유 중량물 훈련과 중력
물체에 작용하는 중력은 항상 아래 방향이다.
운동 중에 비록 중량이 변하지 않더라도,
중량과 관절축과의 수평거리는 끊임없이 변한다.
중량이 수평방향으로 관절과 가까워지면, 저항토크가 줄어들며
반대로 수평방향으로 관절에서 멀어지면, 저항 토크가 커진다.
ex)
암컬 운동에서 전완이 수평일 때 팔꿈치와 바벨의 수평거리가 가장 크게 된다.
가장 큰 근 토크를 발휘해야 한다.)
백스쿼트 시 몸통을 더 앞으로 기울이는 자세는 중량을 수평방향으로
무릎에 더 가깝게 가져오게 해서, 대퇴사두근이 이겨내야 할 무릎관절에 대한
저항 토크가 감소. 동시에 중량은 수평방향으로 고관절로부터 멀어지게 되어,
대둔근과 햄스트링이 이겨내야 할 고관절에 대한 저항 토크는 증가.
웨이트 저항 기구 훈련과 중력
스택 기구의 장점: 안정성, 설계의 용이성, 사용이 쉬움
프리 웨이트의 장점: 전신 훈련, 실제활동의 흉내
관성
바벨이나 중량판을 가속할 때 선수들에게 중력 외에 관성(inertial force)이 가해진다.
중력은 단지 아래 방향으로 작용하지만, 관성력은 어떤 방향으로든 작용할 수 있다.
가속과 감속은 실제로 모든 자연스러운 동작의 특징이다.
스포츠 동작을 위해 정상보다 작거나 큰 저항으로 수행하는 방법이다.
근신경계는 원하는 가속과 속력 범위 내에서 훈련해야 한다.
Ex)
느린 속도에서 더 큰 저항을 주도록 작은 낙하산을 끌고 달리는 것과
빠른 속도에서 저항을 줄여주기 위해 앞에서 고무줄로 잡아당겨 주는
방법 등을 적용할 수 있다.
마찰력
마찰력은 물체가 다른 물체를 누르는 동안 그 물체를 움직이려고 할 때 생기는 저항력
접촉하고 있는 두 표면 사이에서 일단 움직인 것을 유지하려는 것보다
움직임을 시작하기 위해 더 큰 힘이 필요.
(
정적 마찰계수가 미끄럼 마찰계수보다 항상 더 크기 때문이다.)
유체 저항
유체(액체나 기체)를 통과해 움직이는 물체, 움직이는 유체, 물체의
주위나 파이프를 통과하는 유체가 받는 저항력을 유체 저항(fluid resistance)이라고 한다.
유체 저항은 수영, 조정, 골프, 단거리달리기, 투원반, 야구 피칭과 같은
스포츠 활동에서 매우 중요한 요소이다.
표면 항력(surface drag)- 물체의 표면을 따라 흐로는 유체의 마찰로 생김
형태 항력(form drag)- 물체가 유체를 통과할 때 물체의 앞면이나 뒷면을
유체가 누르는 방식으로 생김
탄성
탄성력의 가장 큰 특징은 탄성 성분이 늘어날수록 탄성력이 커진다는 것이다.
하지만 탄성력을 이용한 기구의 문제는 운동의 시작은 저항이
작지만 끝에 가서는 커진다는 점이다.
인간의 모든 근육이 동작의 끝으로 갈수록 힘을 발현하는 능력이
떨어지는 현상과 반대가 된다.
3.
움직임 분석과 운동 처방
특이성(specificity)개념은, 저항운동이 향상을 추구하는 스포츠 활동(표적 활동)과
비슷할 때, 그 훈련이 가장 효과적이라고 여긴다.
스포츠에 특화된 보강운동을 통해
트레이닝의 혜택과 손상을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
특이성의 원리를 훈련에 적용하는 가장 단순하고 직접적인 방법은
실제 스포츠에서 사용하는 관절과 운동의 방향과 유사한 운동으로 선택하는 것이다.
출처: 퍼스널 트레이너의 정수 Chapter1. 운동역학 요약.
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