높은 곳에서 뛰어내릴 때 왜 무릎을 굽힐까?

Why do you bend your knees when you land a jump?

뛰어내린 뒤 다리를 쭉 편 채 착지하면 왜 발바닥과 무릎이 찡하게 울릴까요?

무슨 일이 일어났나

착지할 때는 떨어지던 몸의 운동량(질량 × 빠르기)을 0 으로 만들어야 합니다. 60 kg 사람이 1 m 에서 떨어지면 시뮬레이터에서 0.452 초 뒤 4.43 m/s 로 닿으니, 없애야 할 운동량은 약 266 kg·m/s 입니다.

NASA 설명처럼 힘은 운동량의 변화를 걸린 시간으로 나눈 것입니다. 없앨 운동량은 그대로이니, 무릎을 굽혀 멈추는 시간을 5 배로 늘리면 다리가 받는 평균 힘은 5 분의 1 이 됩니다.

다리를 편 채 내리면 몸이 아주 짧은 시간에 멈춰서, 같은 운동량 변화가 큰 힘으로 한꺼번에 걸립니다.

💡 생활 속 예시

  • 체육 시간에 뜀틀에서 내릴 때 «무릎을 굽혀 착지하라» 고 배우는 것도 몸이 멈추는 시간을 늘리기 위해서입니다.
  • 줄넘기를 할 때 발끝으로 가볍게 무릎을 굽히며 뛰면, 발바닥 전체로 쿵쿵 내릴 때보다 덜 울립니다.
  • 계단을 뛰어 내려갈 때 쿵 소리가 클수록 발이 짧은 시간에 갑자기 멈추고 있다는 뜻입니다.

확인된 값

힘 = 운동량 변화 ÷ 걸린 시간 (NASA)
F = Δp/Δt N 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용 [10통과1-03-04]
  • 호주 v9 · AC9S10U05

출처

이어서 보기

같은 단원 · 운동량과 충돌

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