응용 생체역학

책 소개

서문『응용 생체역학: 개념과 연관 분야』의 초판을 저술할 때, 우리는 “내가 언제 이 책을 다시 이용할 것인가?”라는 정말 중요한 이 질문을 잊지 않으려 노력했다. 초보 교수로서 우리는 이 질문을 해결하기 위해 학생들을 관찰하면서, 우리가 학생이었을 때 했던 것과 똑같이 어리둥절해 하는 모습을 보았다. 운동과학자이자 교육자인 우리는 “어떻게 하면 다양한 학문 분야의 대학생들을 위해 생체역학 내용을 더 적절하게 만들 수 있을까?”라는 공통된 문제를 공유했고 여러 번의 긴 대화를 통해 이 책의 내용을 발전시켜 나갔다.이 책의 목표는 많은 교과목들이 너무 구분되어 있다는 불행한 사실을 알리는 것이다. 너무나 흔히 교과과정 내의 모든 개별 과목은 특정 프로그램 안과 밖 모두의 학생들에게 필요한 다른 관련 교과목은 거의 고려하지 않고 제시되는 경우가 많다. 우리는 모든 정보의 상호연관성을 이해하는 것이 비판적으로 생각하고 정보를 합성하기 위한 능력의 기본이라고 믿는다. 교육은 사슬을 형성하기 위해 연결고리를 만들기 위한 노력으로 생각될 수 있다. 하나의 연결고리는 견고하지만 그 자체로는 특별히 유용하지 않을 수 있다. 하지만 각각의 추가된 연결고리는 더 큰 가동성을 만든다. 따라서 이 책의 목표는 인간 움직임의 물리학과 연구의 주제들과 관련된 적용 사이에서 적절한 연관성을 만드는 것이다.목 표이 책은 두 가지의 주요 목표를 가지고 있다: (1) 생체역학 분야에서 주제들의 명확한 이해를 제공하는 것과 (2) 해당 주제를 다른 연구 분야와 연관시키는 것이다. 이 목표를 달성하기 위해 우리는 각 장을 개념(concept) 부분과 연관 분야(connections) 부분으로 구성했다. 개념은 움직임의 역학을 이해하는 핵심, 즉 ‘너트와 볼트’이다. 연관 분야는 움직임 과학 내의 많은 다양한 영역에서 이 개념들이 어떻게 이용되는지 보여주기 위해 기획되었다. 이 책은 인간의 움직임이나 수행력 분야를 공부하기를 열망하는 학생들의 요구들을 충족하기 위해 쓰여졌으며, 미래의 직종에 상관없이 생체역학의 개념들을 이해할 수 있게 한다. 책의 구조책을 만들 때 가장 어려운 일 중에 하나는 소개할 주제의 순서를 정하는 일이다. 그 이유는 모든 사람에게 무엇이 가장 적합한 것인지 결정할 방법이 없기 때문이다. 하지만 몇 년 동안 생체역학을 가르친 뒤, 나는 학생들이 비교적 쉽게 따를 수 있는 일련의 교육과정을 발견했다. 독자는 이 책의 순서의 일부는 전통적이며 다른 순서의 선택은 참신하다는 것을 알게 될 것이다.전반적으로, 각 장은 이전의 모든 장의 요소를 기반으로 한다. 그러나 교사들은 최소한의 서문만은 필요하지만 각 장이 독립적이며 일부는 전체를 생략해도 무방함을 알 수 있을 것이다.이러한 기획은 특정 교과과정의 요구를 충족할 수 있게 과정을 적응시키는 데 큰 유연성을 제공한다.선택한 장의 순서에 대한 근거는 다음과 같다.1장은 학생들에게 책과 학문을 모두 소개하기 위해 기획했다. 학생들은 책의 특징과 생체역학에 대한 이해를 높이고 다른 분야와의 연결을 향상시키는 방법을 배우게 된다. 또한, 학생들은 책 전반에 걸쳐 논의된 다양한 학문분야에서 사용되는 용어(예: 특수체육, 생체역학, 운동생리학, 키네시올로지, 운동학, 운동역학, 운동제어, 운동발달, 운동학습 및 교육학)를 소개한다. 이 장은 각 학문과 관련된 전문용어의 명확한 정의를 제공함으로써 학문 간의 연관 분야에 대한 학생들의 이해를 향상시킨다.2장은 학생들에게 시스템의 운동, 환경 내 시스템의 위치 및 운동의 형태를 설명하기 위해 필요한 도구를 제공한다. 이 장에서 학생들은 운동을 전혀 다른 방식으로 보기 시작한다. 아마도 이제까지 무시되어 왔던 운동의 양상에 주의를 기울여야 할 것이다. 이 장의 구성은 학생들이 여러 운동을 분류하도록 유도하는 예제들을 제공하며 비교적 낮은 수준의 움직임 분석도 하기 때문에 중요하다. 높은 수준의 움직임 분석은 바로 다음 장에서 다루게 된다.3장은 학생들에게 움직임의 연구와 분석의 다양한 정량적, 정성적 방법을 소개한다. 정량적 방법보다 정성적 방법을 먼저 소개하여 학생들이 움직임을 기술적으로 분석하기 전에 움직임을 보고 관찰하는 방법을 더 잘 이해할 수 있다. 정량적 방법에서 그래픽 방법은 삼각법보다 먼저 제시되어 학생들이 그래픽 방법을 기초로 하는 삼각법을 배우기 전에 힘을 시각화하는 기술을 다시 한 번 연습할 수 있다. 4장에서는 힘의 개념을 더 자세히 설명하고 시스템 내에서 발생하고 그 안에서 작용하는 다양한 힘을 소개한다. 학생들은 이러한 힘에 대한 노출의 의미를 어느 정도 이해해야 한다. 이 장에서 다루어진 힘은 힘 응용에 대한 학생들의 추가 지식을 위해 다음 장에서 더 자세히 설명된다. 뉴턴의 법칙이 처음으로 학생들에게 소개된다. 뉴턴의 법칙에 대한 더 자세한 내용들은 응용과 상호관계를 보여주는 이후 장들에서 다룬다.5장에서는 선형 운동에 구체적인 중점을 둔다. 예를 들어, 학생들은 시스템에 대한 중력의 영향과 가속도, 속도를 더 깊게 이해할 것이다. 운동학의 개념을 운동역학 이전에 다루는데 그 이유는 운동학 공식과 전문 용어는 학생들에게 운동역학적 개념을 설명하는 데 도움을 주기 때문이다. 뉴턴의 법칙, 특히 힘, 질량, 가속도의 관계에 대해 더 자세히 설명된다. 선형 운동의 개념은 뉴턴의 법칙과 에너지 전이의 관계에 대한 관점에서 논의된다.6장은 시스템의 각운동에 대해 설명한다. 이 장에서는 모든 근골격 시스템의 움직임과 거의 모든 스포츠 활동에서 각운동이 발생하기 때문에 생체역학에 대한 학생들의 이해가 매우 중요하다. 토크의 개념이 소개되고 뉴턴의 법칙이 각운동과의 관계에서 논의된다. 이 장의 주제는 5장의 주제와 비슷한 형식으로 구성된다. 따라서 다시 한 번, 학생들의 운동역학의 이해를 높이기 위해 운동학의 개념을 먼저 다루고 있다. 이 장에서의 개념들은 선형 운동을 다뤘던 이전 장과 유사하게 논의된다. 이런 식으로, 학생들은 물리법칙들과 수학적 유도 공식들에 대한 주제가 있다는 걸 알게 된다.힘, 중력, 토크, 무게중심과 같은 여러 중요한 개념들을 1~6장까지 소개된다. 7장에서는 이러한 개념들이 안정성과 균형이 가장 중요한 상황들에 적용된다. 안정성과 균형은 일상생활의 활동뿐만 아니라 스포츠 상황에서도 중요한 개념이다. 안정성을 이해하려면 선형 및 회전 개념들의 기초 지식이 필요하므로 안정성은 5장과 6장 이후에 다루게 된다.이전 장에서 다뤘던 선행 필수 정보들(예: 선형 대 각운동학, 토크, 안정성)을 바탕으로, 8장에서는 기계를 학생들에게 소개한다. 기계의 기본적 특성을 소개하고, 지렛대, 차륜-차축 배열, 도르래 시스템 등이 자세히 다루어지며, 인체 내에서 기계 역할을 하는 근골격계 구성도 자세히 알아본다.9장까지 학생들은 선형운동, 각운동, 평형 및 기계에 대한 심층적인 이해를 하게 될 것이다. 이러한 개념들을 기억하면 유체 속에서 시스템이 움직일 때 적용되는 개념들을 이해하기가 쉽다. 예를 들어, 유체를 통한 회전운동은 곡선경로를 발생시킨다. 유체 속을 통과하는 물체들의 움직임을 이해하기 전에 회전운동을 먼저 이해해야 한다. 항력과 양력은 4장에서 주제들이 소개되어 학생들이 알고 있는 지식의 맥락에서 더 자세히 설명된다.10장에서는 투사체가 소개된다. 투사체는 선형, 회전, 유체의 힘들을 적용 받는다. 그러므로 투사체들의 비행은 이 시점에서 완전히 이해될 수 있다. 학생들은 수평, 수직적 거리에 대한 투사체 역학을 이해하게 된다.11장은 이전에 학습한 근골격계 시스템의 개념을 적용하여 학생들이 생체역학을 더 깊이 이해할 수있도록 한다. 근육 생리학과 근수축이 자세히 다루어진다. 또한 근육의 위치, 형태, 구조에 대한 생체역학적 영향과 함께 근육이 어떻게 작용하여 움직임을 만들어내고 부상을 감소시키는지에 대해 알아본다. 이 장은 책에서 다룬 많은 개념을 적용하여 학생들이 인체가 수많은 상호 관련된 생체역학적 원리들의 결과라는 것을 알 수 있게 도와준다.12장은 책 전체에 걸쳐 학습한 개념들을 이용하여 하나의 스포츠 종목-골프에 대한 자세한 기술 분석을 포함하고 있다. 축구와 관련된 최근 연구 분석이 두 번째로 소개되고 본문의 개념들과…

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