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1. 수영의 운동역학적 분석
1.1. 수영의 무게중심과 부력
팔을 옆구리에 붙인 자세에서는 다리가 중력의 영향으로 다리 쪽에 회전력이 생겨 발이 가라앉게 된다. 이는 수영 시 신체의 무게중심이 하반신 쪽으로 치우치기 때문이다. 반면, 팔을 머리위로 뻗으면 인체중심이 상체 쪽으로 이동하여 물에 뜨게 된다. 이는 팔을 뻗음으로써 신체의 부피가 증가하여 부력이 증가했기 때문이다.
또한, 머리를 들 경우 물속에 잠긴 인체의 부피가 작아져 부력이 감소하므로 머리가 물 속으로 잠기게 된다. 이처럼 수영 시 신체의 자세에 따라 무게중심과 부력이 달라지며, 이는 수영 속도와 자세에 영향을 미치는 중요한 요소이다.
1.2. 수영의 운동형태
1.2.1. 병진운동
병진운동은 물체의 모든 부분이 거리, 방향, 시간으로 움직일 때 발생한다. 수영에서의 킥 동작이 대표적인 병진운동의 예라고 할 수 있다.
수영 시 다리의 킥 동작은 추진력의 생성에 도움을 주며, 동시에 전진 운동에 반대되는 저항력을 감소시킨다. 즉, 다리의 킥 동작은 추진력을 증가시키면서 저항력을 감소시키는 기능을 한다. 자유형과 배영에서는 특히 다리의 킥 동작이 더욱 중요한 역할을 한다.
수영 선수의 다리 동작에서 발생하는 병진운동은 몸통을 지면에 대해 수평으로 유지하고, 다리를 수직 또는 수직에 가깝게 움직이는 형태로 나타난다. 다리를 상·후방으로 차고, 하·후방으로 밀어내는 동작을 통해 물을 뒤로 밀어내면서 선수 자신을 앞으로 추진시키는 것이다.
이처럼 수영에서 다리의 킥 동작은 물을 밀어내는 병진운동을 발생시키며, 이를 통해 추진력을 생성하고 전진 운동에 필요한 저항력을 감소시킨다.
1.2.2. 회전운동
회전운동이란 물체의 모든 부분이 같은 각, 방향, 시간으로 움직일 때 발생한다.
수영에서의 대표적인 회전운동은 팔의 회전 동작이다. 크롤 동작과 리커버리 동작 시 팔이 회전하며 움직이는 것이 이에 해당한다. 이러한 팔의 회전 동작은 선수의 전진 속도 향상에 기여한다.
회전운동은 물체 전체가 일정한 속도와 방향으로 회전하는 운동이다. 수영에서 팔의 회전 동작은 정확한 수영 기술 수행을 가능하게 하고 속도 향상에 도움을 준다. 예를 들어 크롤 동작에서 팔이 물 밖으로 올라오는 리커버리 동작 시 팔이 일정한 각도와 방향으로 회전하며 움직인다. 이를 통해 선수는 효율적으로 추진력을 발생시킬 수 있다.
또한 접영 동작에서도 양 팔이 동시에 회전하며 움직이는데, 이는 전진 속도 향상과 함께 균형 잡힌 자세 유지에 기여한다. 팔의 회전 동작은 수영 종목별로 다른 패턴을 보이지만, 공통적으로 선수의 전진 속도와 기술 수행에 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다.
종합하면, 수영에서의 회전운동은 주로 팔의 동작에서 나타나며 이를 통해 선수는 효율적인 추진력 발생과 균형잡힌 자세 유지가 가능하다. 이는 곧 경기 기록 향상으로 이어질 수 있다.
1.3. 수영에서의 뉴턴의 운동법칙
수영에서의 뉴턴의 운동법칙은 수영 선수들의 운동을 설명하는 데에 매우 중요한 역할을 한다. 뉴턴의 제1법칙인 관성의 법칙에 따르면, 다이빙 시 팔젓기나 발차기를 하지 않아도 앞으로 나아가는 것을 볼 수 있다. 즉, 수영 선수가 물속에서 정지 상태에 있다가 팔젓기나 발차기를 시작하면 그에 의하여 발생한 힘과 물의 저항에 따라 속도가 올라가게 되는 것이다.
뉴턴의 제2법칙인 가속도의 법칙에 의하면, 수영 선수가 물속에서 팔젓기나 발차기를 하면 그에 따라 가속도가 발생하게 된다. 선수의 속도가 증가하는 것은 바로 이러한 가속도의 결과라고 할 수 있다.
마지막으로 뉴턴의 제3법칙인 작용-반작용의 법칙은 수영에서 매우 중요한 역할을 한다. 수영 선수가 손이나 발로 물을 밀어내는 힘만큼 물도 선수에게 힘을 가하게 되는데, 이러한 작용-반작용의 상호작용을 통해 선수가 물을 밀어내면서 추진력을 얻게 되는 것이다.
이처럼 뉴턴의 운동법칙은 수영 선수들의 운동을 이해하는 데에 필수적인 개념이라고 할 수 있다. 선수들은 이러한 원리를 이해하고 활용함으로써 더욱 효과적으로 수영할 수 있게 된다.
1.4. 수영의 유체마찰
1.4.1. 유체마찰
수영 선수가 물속을 이동할 때, 물과 선수의 표면 사이에 마찰력이 발생한다. 이를 유체마찰이라고 한다. 유체마찰은 운동체가 유체를 통과할 때 물체의 표면과 유체 사이의 마찰을 말한다. 공기(가스)와 물(액체)가 대표적인 유체이다.
유체마찰은 선수의 표면 형태, 표면 거칠기, 운동 속도 등에 따라 달라진다. 선수가 물 속에서 이동할 때, 선수의 표면과 물이 접촉하면서 마찰력이 발생한다. 이 마찰력은 선수의 전진 속도를 감소시키는 요인이 된다.
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