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학습자료/과학

우리 몸속의 지레

대한민국 교육부 2015. 8. 18. 15:38

우리 몸속의 지레

 

 

■ 우리 몸의 3종 지레

우리 몸에서도 지레를 찾아볼 수 있습니다. 몸을 움직이게 해주는 근육과 뼈에서 지레의 원리가 적용됩니다. 팔로 가방을 들어올리는 경우를 생각해 봅시다. 팔을 들 때에는 팔의 안쪽에 붙어 있는 근육, 즉 이두근이 수축하여 관절을 축으로 하여 팔이 들리게 됩니다. 즉, 팔을 들어올리는 힘의 근원은 이두근이라는 근육의 수축인 것이지요.

 

이때 팔꿈치 아래쪽 뼈(팔뚝뼈)가 지렛대가 되고, 이 뼈가 붙어 있는 팔꿈치의 관절이 받침점이 됩니다. 또한, 이두근이 팔꿈치 아래쪽 뼈에 부착되는 부분이 근육의 힘을 작용하기 때문에 힘점, 물건을 드는 손이 작용점이 됩니다. 팔꿈치 아래쪽 뼈를 지렛대로 생각하면 어떤 지레가 떠오르나요? 


이 경우는 힘점이 받침점과 작용점 사이에 있기 때문에, 3종 지레의 원리로 움직이게 됩니다. 3종 지레의 특성과 마찬가지로, 팔을 들어 올릴 때에는 받침점에서 힘점까지의 거리가 받침점에서 작용점까지의 거리보다 짧아서 오히려 더 큰 힘이 듭니다.

 

물건의 무게보다 더 큰 힘을 근육이 생성해야 하는 단점이 있지만, 대신 이러한 지렛대-받침점 체계는 팔을 빠른 속도로 민첩하게 움직일 수 있도록 해 줍니다. 근육이 팔꿈치 아래쪽 뼈에 붙는 지점(힘점)에서의 팔뚝의 작은 움직임은 손끝으로 가면 더욱 큰 움직임이 됩니다. 게다가 이 두 움직임은 같은 시간 동안에 일어나기 때문에, 힘점에서의 근육의 수축 속도보다 손이 올라가는 속도는 더욱 빨라집니다. 따라서 우리의 팔은 3종 지레 체계를 선택함으로써 힘의 이득은 포기했지만, 팔을 매우 빠르게 움직일 수 있는 것입니다.


물론 우리 몸에서 3종 지레만 있는 것은 아닙니다. 우리 몸의 체중이 실리는 발뒤꿈치를 들 때에는 굉장한 힘이 필요합니다. 여기에서는 2종 지레가 사용됩니다. 발뒤꿈치를 들 때에는 종아리에 있는 근육은 아킬레스건을 통해 발뒤꿈치로 연결되어 있습니다. 


이 근육이 수축하면서 뒤꿈치를 당기는 부분이 힘점이 되고, 발앞꿈치 쪽에서 발가락이 접혀 축이 되는 부분이 받침점이 되고, 다리와 발이 만나는 지점이 작용점이 됩니다. 따라서 발뒤꿈치를 들 때에는 작용점이 힘점과 받침점 사이에 있는 2종 지레의 원리가 적용됩니다.


 

▲우리 몸속의 지레

 

 

 

 

[자료출처: 에듀넷]

 

 

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