생활스포츠지도사 2급 필기 운동역학 기출문제 해설

총 80문항 · 문제·정답·해설·개념 무료 학습

이 회차는 80문항입니다. 「옳지 않은 것」을 묻는 문항이 38문항입니다. 보기에서 고르는 조합형이 8문항입니다. 풀이가 붙은 문항이 80문항입니다.

• 1

  스포츠 현장에서 운동역학적 지식이 필요한 이유로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 멘탈 트레이닝 프로그램 구성
  2. 2. 경기력 향상을 위한 장비 개발
  3. 3. 운동 손상의 발생 원인 규명 및 예방 기여
  4. 4. 운동 기술의 효율성 개선 및 경기력 향상 도모

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 멘탈 트레이닝 프로그램 구성은 스포츠심리학의 영역으로, 운동역학적 지식이 필요한 이유가 아니다. 옳지 않다(정답).
  2. 더 좋은 기록을 내는 장비를 설계하려면 힘과 움직임을 다루는 운동역학 지식이 뒷받침돼야 하므로, 이는 운동역학이 필요한 정당한 이유에 해당해 '옳지 않은 것'을 찾는 문제의 정답이 아니다. 따라서 옳다.
  3. 운동 손상의 원인 규명과 예방에는 운동역학적 지식이 필요하다. 어떤 힘이 관절에 무리를 주는지 분석해야 위험 동작을 가려낼 수 있기 때문이다. 옳다.
  4. 운동 기술의 동작을 힘·각도 등으로 분석해 효율을 높이고 경기력을 끌어올리는 데 운동역학적 지식이 직접 쓰이므로, 이는 운동역학이 필요한 타당한 이유에 해당한다. 따라서 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 경기 전 불안을 다스리려 심상 훈련과 루틴을 짜는 것은 마음을 다루는 스포츠심리학의 몫이어서, 힘과 움직임을 분석하는 운동역학 지식과는 서로 다른 영역에 속한다.
  2. 甲이 기록을 앞당기는 새 운동화를 설계하면서 발이 땅을 밀 때 힘이 어떻게 전달되고 무게중심이 어디로 쏠리는지 하나하나 분석하는 데 운동역학 지식을 활용한다.
  3. 甲이 반복된 발목 부상의 원인을 찾으려고 착지 순간 관절에 실리는 힘과 꺾이는 각도를 운동역학으로 따져 보고, 부상을 막을 자세 교정법을 마련한다.
  4. 甲이 수영 선수의 물 젓는 동작에서 힘이 헛되이 새는 구간을 운동역학으로 짚어내 물을 미는 각도를 다듬자, 같은 힘으로도 더 빠르게 나아가게 된다.

  멘탈 트레이닝 프로그램을 짜는 일은 힘과 움직임을 다루는 운동역학이 아니라 스포츠심리학의 몫이므로, 정답은 1번이다.

• 2

  속력(speed)과 속도(velocity)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 속력은 크기만 고려한다.
  2. 2. 속력은 스칼라(scalar)이다.
  3. 3. 속도는 크기와 방향을 고려한다.
  4. 4. 속도는 시간당 이동거리의 변화율이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 속력은 방향은 따지지 않고 이동한 빠르기의 크기만 나타내는 값이므로, 크기만 고려한다는 설명과 부합한다. 옳다.
  2. 방향 정보 없이 크기만 지니는 물리량을 스칼라(scalar)라 하는데, 속력은 방향과 무관하게 빠르기만 나타내므로 스칼라가 맞다. 따라서 옳다.
  3. 속도가 크기와 방향을 함께 고려한다는 것은 맞다. 얼마나 빠른지에 더해 어느 쪽으로 향하는지까지 담아야 속도가 정해지기 때문이다. 옳다.
  4. 속도(velocity)는 방향을 포함한 변위를 시간으로 나눈 변화율이고, 시간당 '이동거리'의 변화율은 속력이다. 속도를 이동거리의 변화율이라 한 이 보기가 틀렸으므로 정답이다. 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 집에서 학교까지 시속 4킬로미터로 걸었다고 말할 때, 어느 방향으로 갔는지는 전혀 담지 않고 오직 얼마나 빠른지 그 크기만을 나타낸다.
  2. 甲이 온도나 시간처럼 방향 없이 크기만으로 뜻이 통하는 값들을 스칼라라 묶어 부르며, 시속 몇 킬로미터라고만 말하는 속력도 그 무리에 함께 넣는다.
  3. 甲이 북쪽으로 초속 3미터라고 말할 때는 얼마나 빠른지에 더해 어디로 향하는지까지 함께 밝히므로, 빠르기의 크기만 말할 때와는 담긴 정보가 다르다.
  4. 甲이 운동장을 한 바퀴 돌아 제자리로 돌아왔다면 이동거리는 트랙 길이만큼이지만 변위는 0이 되어, 시간당 변위의 변화율인 속도와 이동거리를 나눈 속력이 서로 다른 값을 가리킨다.

  시간당 이동거리의 변화율은 속도가 아니라 방향 없이 빠르기만 나타내는 속력을 가리키므로, 정답은 4번이다.

• 3

  〈보기〉에서 해부학적 위치에 관한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은? ㄱ. 손목은 팔꿈치보다 먼쪽(원위, distal)에 위치한다. ㄴ. 무릎은 발목보다 몸쪽(근위, proximal)에 위치한다. ㄷ. 무릎뼈(슬개골, patella)는 넙다리뼈 관절융기(대퇴과, femoral condyle) 앞쪽(전방, anterior)에 위치한다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄷ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄱ, ㄴ, ㄷ

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 먼쪽(원위)은 몸통 중심에서 더 멀리 떨어진 위치를 뜻하며, 손목은 팔꿈치보다 손끝에 가까워 더 먼쪽에 놓인다. 옳다.
  2. 몸쪽(근위)은 몸통에 더 가까운 위치를 뜻하며, 무릎은 발목보다 엉덩이 쪽에 가까워 더 몸쪽에 자리한다. 옳다.
  3. 무릎뼈(슬개골, patella)는 넙다리뼈 관절융기(대퇴과) 앞쪽에 놓여 무릎 폄의 지렛대 역할을 하므로 ㄷ 설명은 맞다. ㄱ·ㄴ·ㄷ이 모두 옳아 셋을 포함한 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 팔을 아래로 늘어뜨리고 섰을 때 손목은 팔꿈치보다 손끝에 더 가까워, 몸통 중심에서 잰 거리로 보면 팔꿈치보다 바깥쪽 먼 자리에 놓인다.
  2. 甲이 다리를 곧게 펴고 섰을 때 무릎은 발목보다 엉덩이 쪽에 더 가까워, 몸통을 기준으로 보면 발목보다 몸통에 더 가까운 쪽에 위치한다.
  3. 甲이 무릎을 곧게 편 채 서 있을 때, 손목은 팔꿈치보다 손끝 쪽으로 더 멀고 무릎은 발목보다 몸통 쪽에 가까우며 무릎뼈는 넙다리뼈 관절융기 앞쪽을 덮고 있다.

  손목·무릎의 자리와 무릎뼈가 넙다리뼈 관절융기 앞쪽에 놓인다는 세 설명이 모두 맞으므로, 정답은 4번이다.

• 4

  그림은 인체의 운동면(plane)과 운동축(axis)을 나타낸 것이다. 이에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 무릎관절 굽힘(굴곡, flexion)과 폄(신전, extension)은 ㉠ 면에서 나타난다.
  2. 2. 어깨관절 벌림(외전, abduction)과 모음(내전, adduction)은 ㉡ 면에서 나타난다.
  3. 3. 어깨관절 벌림과 모음은 ㉢ 축을 중심으로 나타난다.
  4. 4. 엉덩관절 안쪽돌림(내회전, internal rotation)은 ㉣ 축을 중심으로 나타난다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 무릎 굽힘·폄은 다리를 앞뒤로 접었다 펴는 움직임이라 몸을 좌우로 가르는 시상면에서 일어난다. ㉠이 시상면이므로 맞다. 옳다.
  2. 어깨 벌림·모음은 팔을 좌우로 오르내리는 움직임이라 몸을 앞뒤로 가르는 이마면에서 일어난다. ㉡이 이마면이므로 맞다. 옳다.
  3. 어깨관절의 벌림(외전)과 모음(내전)은 이마면에서 앞뒤로 지나는 전후축을 중심으로 일어나는데, ㉢이 바로 그 전후축이므로 이 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  4. 안쪽돌림은 수직축을 중심으로 일어난다. 그런데 ㉣는 좌우축이라, 안쪽돌림이 ㉣ 축을 중심으로 나타난다는 것은 틀렸다. 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 의자에 앉아 무릎을 앞으로 폈다가 다시 접을 때 다리는 몸을 좌우로 가르는 시상면을 따라 앞뒤로 움직이며, 이 굽힘과 폄이 바로 그 면 위에서 일어난다.
  2. 甲이 두 팔을 옆으로 쭉 들어 올렸다가 다시 몸통에 붙일 때 팔은 몸을 앞뒤로 가르는 이마면을 따라 좌우로 오르내리며, 이 벌림과 모음이 그 면에서 나타난다.
  3. 甲이 팔을 옆으로 들어 올려 벌릴 때 팔은 몸을 앞뒤로 꿰뚫는 축을 중심으로 원을 그리며 돌아가고, 이 벌림과 모음의 회전 기준이 바로 그 전후축이 된다.
  4. 甲이 선 자세에서 엉덩관절을 안쪽으로 돌리면 다리가 세로로 선 수직축을 중심으로 회전하는데, 좌우로 가로놓인 축을 중심으로 도는 움직임과는 회전 기준이 되는 축이 서로 다르다.

  엉덩관절 안쪽돌림은 좌우로 뉜 축이 아니라 세로로 선 수직축을 중심으로 일어나므로, 정답은 4번이다.

• 5

  그림은 제자리멀리뛰기 동작을 나타낸 것이다. 각 구간별 관절의 움직임에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. ㉠ 구간: 엉덩관절 폄
  2. 2. ㉡ 구간: 엉덩관절 굽힘
  3. 3. ㉣ 구간: 무릎관절 굽힘
  4. 4. ㉤ 구간: 무릎관절 굽힘

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ㉠ 도약 국면에서는 몸을 앞위로 밀어내려고 굽혔던 엉덩관절을 힘차게 펴며 추진력을 얻으므로, 엉덩관절 폄이라는 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  2. ㉡ 공중 국면에서는 뻗은 다리를 앞으로 끌어와 착지를 준비하며 엉덩관절을 굽히므로, 엉덩관절 굽힘이라는 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  3. ㉣ 구간은 착지를 위해 다리를 앞으로 뻗는 국면으로 무릎관절이 폄이다. '굽힘'은 틀렸다. 옳지 않다(정답).
  4. ㉤ 착지 국면에서는 지면에서 오는 충격을 부드럽게 흡수하려고 무릎관절을 굽혀 완충하므로, 무릎관절 굽힘이라는 설명은 맞다. 따라서 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 도움닫기 끝에 발판을 세차게 딛고 위로 솟구쳐 오르는 찰나, 접혀 있던 엉덩관절이 활짝 벌어지며 온몸을 앞쪽 위로 쏘아 보내는 힘이 만들어진다.
  2. 甲이 발을 구른 뒤 공중에 떠 있는 동안 뒤로 뻗었던 다리를 몸 앞쪽으로 끌어모으는데, 이렇게 넓적다리를 배 쪽으로 당기면서 엉덩관절이 접히듯 굽혀진다.
  3. 甲이 제자리멀리뛰기에서 착지를 준비하며 다리를 앞으로 쭉 뻗을 때 무릎관절은 굽혀지지 않고 오히려 펴지면서 발을 최대한 멀리 내딛게 된다.
  4. 甲이 두 발로 모래밭에 내려앉는 순간 무릎을 부드럽게 굽혀 몸이 받는 충격을 완만하게 흩뜨리며 앞으로 고꾸라지지 않게 균형을 잡는다.

  착지를 준비해 다리를 앞으로 뻗는 그 구간에서는 무릎관절이 굽는 게 아니라 펴지므로, 정답은 3번이다.

• 6

  〈보기〉에서 신체의 안정성과 무게중심에 관한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은? ㄱ. 질량과 마찰력이 크면 안정성이 높아진다. ㄴ. 무게중심선이 기저면 밖에 위치하면 안정성이 높아진다. ㄷ. 무게중심은 자세와 관계없이 항상 신체 내부에 존재한다. ㄹ. 양팔을 머리 위로 들어 올리면 신체의 무게중심 위치는 이동한다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄷ, ㄹ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 질량과 마찰력이 크면 안정성이 높아진다는 것은 맞다. 몸이 무거울수록 움직이기 어렵고 바닥을 붙드는 마찰이 클수록 잘 미끄러지지 않기 때문이다. 옳다.
  2. 무게중심선이 바닥에 닿은 면인 기저면 밖으로 나가면 몸이 넘어져 안정성은 오히려 낮아진다. 안정성이 높아진다고 한 ㄴ은 사실과 반대이므로 옳지 않다.
  3. 무게중심은 자세에 따라 몸 밖(예: 뒤로 젖힌 자세의 배 앞 공간)에 놓일 수도 있어, 자세와 관계없이 항상 신체 내부에 있다는 ㄷ은 틀렸다. 따라서 옳지 않다.
  4. 양팔을 머리 위로 들면 위쪽에 질량이 더해져 무게중심이 위로 올라가므로 ㄹ 설명은 맞다. 안정성을 높이는 ㄱ과 함께 ㄱ·ㄹ이 옳아 ②가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 무거운 역기를 든 채 바닥과 잘 미끄러지지 않는 신발을 신고 버티면 몸의 질량과 발밑 마찰력이 함께 커져 좀처럼 밀리거나 넘어지지 않는다.
  2. 甲이 두 발을 넓게 벌리고 무거운 짐을 들면 질량과 마찰력이 커져 잘 넘어지지 않고, 양팔을 머리 위로 들어 올리면 몸 전체의 무게중심 위치가 위쪽으로 옮겨 간다.
  3. 甲이 높이뛰기에서 허리를 뒤로 깊이 젖혀 배가 활처럼 휘는 자세를 취하면 몸 전체의 무게중심이 실제 살과 뼈를 벗어나 등 아래 빈 공간에 놓이기도 한다.
  4. 甲이 차렷 자세로 서 있다가 두 팔을 머리 위로 쭉 들어 올리면 위쪽으로 무게가 더 실려 몸 전체의 무게중심이 배 부근에서 가슴 쪽으로 올라간다.

  몸이 무겁고 마찰이 클수록 안 넘어지고 팔을 머리 위로 들면 무게중심이 위로 올라가므로, 정답은 2번이다.

• 7

  〈보기〉의 ㉠~㉢에 들어갈 용어가 바르게 나열된 것은? 지레(lever)는 단단한 바(bar)와 축, 그리고 힘점과 작용점을 포함한 단순한 기계로, ( ㉠ ) 지레는 힘팔이 저항팔보다 길어서 역학적 이점이 가장 크며, ( ㉡ ) 지레는 힘점이 회전축과 저항점 사이에 위치하고 있어 역학적 이점이 가장 낮은 형태이다. 그러나 우리 인체는 ( ㉡ ) 지레를 중심으로 이루어져 있어 ( ㉢ )에서 이득을 얻는다.

  1. 1. ㉠ 제1종, ㉡ 제2종, ㉢ 힘
  2. 2. ㉠ 제1종, ㉡ 제3종, ㉢ 운동범위와 속도
  3. 3. ㉠ 제2종, ㉡ 제3종, ㉢ 힘
  4. 4. ㉠ 제2종, ㉡ 제3종, ㉢ 운동범위와 속도

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ㉠을 제1종으로 본 것이 틀렸다. 역학적 이점이 가장 큰 것은 제2종이다. 옳지 않다.
  2. 역학적 이점이 가장 큰 지레는 힘팔이 저항팔보다 긴 제2종이므로, ㉠을 제1종으로 본 이 선택은 첫 칸부터 어긋난다. 옳지 않다.
  3. ㉢을 '힘'으로 본 것이 틀렸다. 인체 3종 지레는 힘엔 손해지만 운동범위·속도에 유리하다. 옳지 않다.
  4. 역학적 이점이 가장 큰 것은 제2종(㉠), 힘점이 가운데라 이점이 가장 낮은 것은 제3종(㉡)이며, 인체는 제3종 지레로서 운동범위·속도에 유리하다(㉢). 이대로인 ④가 정답이다. 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 팔꿈치를 굽혀 아령을 들면 이두근의 힘점이 팔꿈치 관절과 아령 사이에 놓인 제3종 지레가 되어, 힘에서는 손해를 보지만 손끝을 빠르고 넓게 움직이는 데는 유리해진다.

  힘팔이 길어 이득이 큰 것은 2종이고 인체를 이루는 3종은 힘 대신 운동범위와 속도에서 이득을 보므로, 정답은 4번이다.

• 8

  러닝 중 8 m/s로 달리다가 2초 후 4 m/s로 감속했을 때의 가속도는?

  1. 1. 2 m/s²
  2. 2. 4 m/s²
  3. 3. −2 m/s²
  4. 4. −4 m/s²

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 가속도는 속도 변화량을 걸린 시간으로 나눈 값이라(4 − 8) ÷ 2 = −2 m/s²이다. 양수 2 m/s²는 감속을 나타내는 음의 부호와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  2. 가속도는 속도 변화량(4 − 8 = −4)을 걸린 시간 2초로 나눠 −2 m/s²가 돼야 하는데, 4 m/s²는 시간으로 나누지도 않고 부호도 반대라 옳지 않다.
  3. (나중 속도 4 − 처음 속도 8) ÷ 2초 = −2 m/s²로, 속도가 줄어드는 감속이라 음(−)의 방향 가속도가 나온다. 크기와 부호가 모두 맞으므로 옳다(정답).
  4. −4 m/s는 처음과 나중 속도의 차인 속도 변화량일 뿐이며, 이를 걸린 시간 2초로 나눠야 −2 m/s²의 가속도가 된다. 시간으로 나누지 않은 −4는 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 감속하는 상황인데도 가속도를 2로 적자, 나중 속도에서 처음 속도를 빼면 음수가 나와야 하니 부호가 빠진 2는 크기는 몰라도 방향이 어긋난 값이라고 바로잡는다.
  2. 甲이 속도가 8에서 4로 4만큼 줄었다는 것만 보고 가속도를 4라고 답한 학생에게, 그 4는 걸린 2초로 나누는 과정을 빠뜨린 값이라 참값이 아니라고 짚어 준다.
  3. 甲은 트랙에서 초속 8미터로 달리던 乙이 2초 뒤 초속 4미터로 속도를 줄이는 모습을 스톱워치로 재고는, 나중 속도에서 처음 속도를 빼 걸린 시간으로 나누니 마이너스 2가 나온다며 속도가 줄었기에 부호가 음수로 붙는 것이라고 설명해 주었다.
  4. 甲이 속도가 4만큼 줄어든 것을 음수로 붙여 −4라 적은 뒤, 그것은 아직 시간으로 나누지 않은 속도 변화량일 뿐이어서 2초로 나눠야 비로소 가속도가 된다고 설명한다.

  나중 속도에서 처음 속도를 뺀 값을 걸린 시간으로 나누면 부호와 크기가 맞는 값이 나오므로, 정답은 3번이다.

• 9

  그림과 같이 야구 배트의 웨이트링을 이동하였을 때, 스윙 시 발생하는 효과로 옳지 않은 것은? (단, 모든 스윙 시 힘은 동일)

  1. 1. 스윙을 멈추기 어렵다.
  2. 2. 스윙의 시작이 어렵다.
  3. 3. 배트의 각속도가 빨라진다.
  4. 4. 배트의 관성모멘트가 증가한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 관성모멘트가 커지면 회전을 멈추기 어렵다. 돌고 있는 물체의 관성이 클수록 그 회전을 멈추는 데 더 큰 힘이 필요하기 때문이다. 맞다. 옳다.
  2. 관성모멘트가 커지면 회전을 시작하기 어렵다. 멈춰 있는 물체의 관성이 클수록 돌리기 시작하는 데 더 큰 힘이 들기 때문이다. 맞다. 옳다.
  3. 웨이트링을 배트 끝으로 옮기면 회전축에서 질량이 멀어져 관성모멘트가 커지고, 같은 힘으로는 각속도가 오히려 느려진다. '빨라진다'는 반대이므로 정답이다. 옳지 않다(정답).
  4. 웨이트링이 회전축에서 멀어져 관성모멘트가 증가한다. 같은 질량이라도 회전축에서 멀리 놓일수록 관성모멘트는 커지기 때문이다. 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 배트 끝에 웨이트링을 끼워 무겁게 휘두르면 일단 돌기 시작한 배트가 관성이 커진 탓에 손목으로 눌러도 좀처럼 멈춰 서지 않고 계속 돌아가려 한다.
  2. 甲이 웨이트링을 배트 끝으로 옮겨 든 채 스윙을 시작하려 하면 처음 배트를 돌리는 데 훨씬 더 큰 힘이 들어, 멈춰 있던 배트가 좀처럼 쉽게 움직여 주지 않는다.
  3. 甲이 헬스장에서 긴 봉의 양쪽 끝에 원판을 끼워 넣고 같은 힘으로 휘둘러 돌리면, 무게가 회전축에서 멀어진 만큼 관성모멘트가 커져서 봉이 도는 각속도는 처음보다 오히려 느려졌다.
  4. 甲이 손잡이 가까이 있던 웨이트링을 배트 끝쪽으로 밀어 옮기면 무게가 회전축인 손에서 점점 멀어지고, 그만큼 배트를 돌리기 어렵게 하는 관성모멘트가 커진다.

  웨이트링을 배트 끝으로 옮기면 관성모멘트가 커져 같은 힘으로는 오히려 도는 빠르기가 느려지므로, 정답은 3번이다.

• 10

  〈보기〉에 제시된 조건으로 균형판법(balance board method)을 이용했을 때, 발바닥 끝부터 신체중심까지의 거리는? ㄱ. 사람의 체중: 60 kg ㄴ. 측정된 체중: 20 kg (단, 균형판 무게 제외) ㄷ. 균형판의 길이(ⓐ~ⓑ): 180 ㎝

  1. 1. 70 ㎝
  2. 2. 60 ㎝
  3. 3. 50 ㎝
  4. 4. 40 ㎝

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 측정 체중 20에 판 길이 180을 곱해 실제 체중 60으로 나누면 60 ㎝가 나온다. 70 ㎝는 이 값과 달라 맞지 않는다. 옳지 않다.
  2. 균형판법에서 무게중심까지의 거리는 측정된 체중에 판 길이를 곱한 뒤 사람의 실제 체중으로 나눠 구하므로 (20×180)÷60 = 60 ㎝가 된다. 옳다(정답).
  3. 계산으로 얻은 실제 거리는 60 ㎝인데 50 ㎝는 그보다 짧아, 측정 체중과 판 길이의 비율에 들어맞지 않는다. 옳지 않다.
  4. 같은 방식으로 나온 값은 60 ㎝이며 40 ㎝는 그보다 훨씬 짧아, 주어진 체중 비율로는 나올 수 없는 거리다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 균형판법으로 잰 무게중심 거리가 측정 체중과 판 길이를 곱해 실제 체중으로 나눈 60센티미터인데, 70센티미터는 그보다 길어 이 비율에 들어맞지 않는 값이라고 가려낸다.
  2. 甲은 널빤지 양 끝을 받쳐 놓고 그 위에 반듯이 누운 乙의 무게중심이 발끝에서 얼마나 떨어졌는지 재려고, 한쪽 저울에 실린 20킬로그램에 널빤지 길이 180센티미터를 곱한 뒤 乙의 실제 몸무게 60킬로그램으로 나누어 60센티미터라는 값을 얻었다.
  3. 甲이 같은 균형판 계산으로 얻은 값은 60센티미터인데 50센티미터는 그보다 짧아, 저울에 실린 무게와 판 길이가 이루는 비율로는 결코 나올 수 없는 거리라고 짚어 낸다.
  4. 甲이 균형판법으로 구한 거리는 60센티미터인데 40센티미터는 그보다 한참 짧아, 주어진 몸무게와 판 길이의 비례 관계로는 도저히 얻어질 수 없는 값이라고 설명한다.

  저울에 실린 체중에 판 길이를 곱하고 실제 체중으로 나누면 60이 나오므로, 정답은 2번이다.

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• 11

  〈보기〉와 같이 팔꿉관절에서 위팔두갈래근(상완이두근, biceps brachii)이 아래팔(전완, forearm)을 정적인 돌림 평형으로 유지하고 있을 때, 위팔두갈래근이 생성하는 힘의 크기는? • 위팔두갈래근은 회전축(팔꿉관절)에서 3.2 ㎝ 떨어진 지점에서 수직 방향으로 힘을 가하고 있고, 손에는 회전축으로부터 40 ㎝ 떨어진 위치에 80 N의 중량이 들려 있다. • 아래팔과 손의 무게, 그리고 다른 근육의 작용은 무시한다.

  1. 1. 124 N
  2. 2. 800 N
  3. 3. 1,000 N
  4. 4. 1,024 N

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 근육 힘 × 3.2 = 80 × 40을 풀면 1,000 N이 나온다. 124 N은 이 값과 크게 달라 맞지 않는다. 옳지 않다.
  2. 돌림 평형 조건 Fm × 3.2 = 80 × 40에서 근력 Fm = 3,200 ÷ 3.2 = 1,000 N이 나온다. 800 N은 이 계산 결과와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. 돌림 평형에서 근력의 토크와 부하 토크가 같아 Fm × 3.2 = 80 × 40이고, Fm = 3,200 ÷ 3.2 = 1,000 N이다. 짧은 모멘트팔을 큰 힘이 보상한 값이므로 옳다(정답).
  4. 돌림힘이 평형이려면 근육 힘은 3,200 N·㎝를 팔 길이 3.2 ㎝로 나눈 1,000 N이어야 하므로, 1,024 N은 이 나눗셈에서 나올 수 없는 값이다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 근육 힘에 팔 길이를 곱한 값이 아령 무게에 그 거리를 곱한 값과 같아야 한다는 조건으로 풀면 1,000뉴턴이 나오는데, 124뉴턴은 이 등식에 들어맞지 않는 값이라고 가려낸다.
  2. 甲이 아령이 만드는 돌림힘 3,200을 근육의 팔 길이 3.2로 제대로 나누면 1,000뉴턴이 되는데, 800뉴턴은 그 나눗셈을 거치지 않은 값이라 평형 조건에 맞지 않는다고 짚는다.
  3. 甲은 乙에게 팔꿉을 굽힌 채 손바닥에 80뉴턴짜리 아령을 들고 멈춰 있게 하고는, 아령이 팔꿉에서 40센티미터, 위팔두갈래근이 3.2센티미터 떨어져 있으니 근육이 낸 힘에 3.2를 곱한 값이 80에 40을 곱한 값과 같아야 한다며 나눠 보니 1,000뉴턴이 나온다고 일러 주었다.
  4. 甲이 위팔두갈래근이 내는 힘을 구하려고 아령이 만든 돌림힘 3,200을 팔 길이 3.2로 나누자 딱 1,000뉴턴이 떨어지는데, 어떤 방식으로 셈해도 1,024뉴턴이라는 값은 이 나눗셈에서 도출되지 않는다.

  근육 힘과 짧은 모멘트팔의 곱이 아령 무게와 그 거리의 곱과 같아야 해 풀면 1,000이 나오므로, 정답은 3번이다.

• 12

  그림은 체조 선수가 몸을 편 자세(Position 1)에서 웅크린 자세(Position 2)로 변화하는 과정을 나타낸 것이다. 이때 발생하는 현상에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 관성모멘트가 증가하여 회전 속도가 빨라진다.
  2. 2. 관성모멘트가 감소하여 회전 속도가 빨라진다.
  3. 3. 각운동량이 증가하여 회전 속도가 빨라진다.
  4. 4. 각운동량과 각속도 모두 감소한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 몸을 웅크리면 질량이 회전축 가까이 모여 관성모멘트는 증가가 아니라 감소한다. 그래서 증가한다는 설명은 방향이 반대다. 옳지 않다.
  2. 몸을 웅크리면 질량이 회전축에 가까워져 관성모멘트가 줄고, 공중에서 각운동량이 보존되므로 그만큼 회전(각)속도가 빨라진다. 따라서 옳다(정답).
  3. 공중에서는 몸에 외부 토크가 작용하지 않아 각운동량이 보존되어 일정하게 유지되므로, 각운동량이 증가한다는 설명은 사실과 다르다. 따라서 옳지 않다.
  4. 공중에서 각운동량은 보존되어 일정하고, 웅크려 관성모멘트가 줄면 각속도는 오히려 빨라진다. 둘 다 감소한다는 설명은 사실과 반대이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 공중에서 몸을 곧게 폈다가 두 무릎을 가슴으로 바짝 끌어안으면 질량이 회전축 가까이 모여 관성모멘트가 오히려 작아지는데, 이를 커진다고 보면 반대로 이해한 것이다.
  2. 甲은 공중에서 몸을 곧게 편 채 천천히 돌다가 두 무릎을 끌어안아 몸을 웅크렸고, 그러자 질량이 회전축 가까이로 모여 관성모멘트가 작아지면서 보존된 각운동량 아래에서 몸이 눈에 띄게 빠르게 돌기 시작했다.
  3. 甲이 발 구르며 공중에 떠오른 순간부터 착지 전까지는 밖에서 회전을 더해 주는 힘이 없어 각운동량이 처음 그대로 보존되므로, 도중에 각운동량이 늘어난다고 볼 수 없다.
  4. 甲이 공중에서 몸을 웅크리면 각운동량은 그대로 지켜지는 가운데 관성모멘트만 줄어 회전이 오히려 빨라지므로, 각운동량과 각속도가 함께 줄어든다고 보기는 어렵다.

  몸을 웅크리면 질량이 축에 가까워져 관성모멘트가 줄고 각운동량은 그대로라 회전이 빨라지므로, 정답은 2번이다.

• 13

  〈보기〉에서 수행한 일(work)과 일률(power)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? • 무게가 500 N인 사람이 높이 20 ㎝인 15개의 계단을 올라가는 데 10초가 걸렸다. • 단, 힘의 작용 방향과 사람의 이동 방향은 일치한다.

  1. 1. 일률은 일의 빠르기를 나타내는 물리량으로, 단위는 kg·m/s²이다.
  2. 2. 일은 가해진 힘의 크기에 비례한다.
  3. 3. 일률은 150 W이다.
  4. 4. 일은 1,500 J이다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 일률(power)은 초당 한 일을 뜻하며 단위는 와트(W=J/s)인데, kg·m/s²은 힘의 단위(N)에 해당한다. 일률의 단위를 힘의 단위로 잘못 적었으므로 정답이다. 옳지 않다(정답).
  2. 일은 힘 × 거리로 구하므로, 이동 거리가 같다면 가한 힘이 클수록 해낸 일도 그만큼 커져 힘의 크기에 비례한다. 맞다. 옳다.
  3. 일률은 해낸 일을 걸린 시간으로 나눈 값이라, 1,500 J을 10초로 나누면 150 W가 된다. 맞다. 옳다.
  4. 높이 20 ㎝ 계단 15칸을 오른 높이는 3 m이므로, 일은 500 N × 3 m = 1,500 J이 된다. 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 무게 500뉴턴인 乙이 높이 20센티미터 계단 열다섯 칸을 10초에 오르는 걸 보고, 한 일은 힘에 오른 높이 3미터를 곱해 1,500줄, 그 일을 시간으로 나눈 일률은 150와트라고 정리하면서, 일률의 단위는 힘의 단위가 아니라 와트로 적어야 한다고 콕 짚어 주었다.
  2. 甲이 같은 계단을 몸무게가 더 무거운 사람이 오르면 미는 힘이 그만큼 커져 해낸 일도 함께 늘어난다는 것을 보고, 일이 가한 힘의 크기에 나란히 비례함을 확인한다.
  3. 甲이 계단을 오르며 해낸 1,500줄의 일을 걸린 시간 10초로 나누자 1초에 150줄씩 해낸 셈이 되어, 일의 빠르기인 일률이 150와트로 정리된다.
  4. 甲이 20센티미터 계단 열다섯 칸을 더해 오른 높이 3미터에 몸무게 500뉴턴을 곱하니, 계단을 오르며 해낸 일이 1,500줄로 셈해진다.

  일의 빠르기를 뜻하는 일률의 단위는 힘의 단위가 아니라 와트이므로, 정답은 1번이다.

• 14

  보행(gait)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 평지 정상 보행 기준)

  1. 1. 보행의 속도가 느릴수록 보행의 측면 안정성이 높아진다.
  2. 2. 보행주기의 중간디딤기(mid stance)는 상대적으로 불안정한 위치이다.
  3. 3. 보행주기 동안 무게중심은 전진하는 동시에 수직과 측면 방향으로 이동한다.
  4. 4. 운동에너지는 중간디딤기에서 최소가 되며, 두다리지지기(double-limb support)에서 최대가 된다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 천천히 걸으면 한 발 지지 시간이 길어져 좌우 흔들림이 커지므로 측면 안정성이 오히려 낮아질 수 있다. '느릴수록 높아진다'는 단정은 틀렸다. 옳지 않다(정답).
  2. 한 발로 딛는 중간디딤기는 몸을 지탱하는 바닥 면이 좁아져 두 발로 설 때보다 균형이 흔들리기 쉬우므로 상대적으로 불안정하다. 옳다.
  3. 무게중심은 앞으로 나아가는 동시에 걸음마다 위아래로 오르내리고 좌우로도 흔들려 수직·측면으로도 이동한다. 옳다.
  4. 평지 보행에서 무게중심은 중간디딤기에 가장 높고 느려 운동에너지가 최소가 되고, 두다리지지기에 가장 낮고 빨라 운동에너지가 최대가 되므로 이 설명은 맞다. 따라서 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 다친 무릎을 아끼려고 아주 천천히 걸었는데, 한 발로만 몸을 버티는 시간이 길어지자 오히려 몸이 좌우로 크게 흔들려 균형을 잡기 어려웠고, 빠르게 걸을 때보다 옆으로 쓰러질 듯한 순간이 자주 찾아왔다.
  2. 甲이 걷다가 한쪽 발만 땅에 딛고 반대쪽 다리를 앞으로 옮기는 중간디딤기 순간에는 좁은 한 발로만 몸을 버텨야 해서, 두 발로 딛고 있을 때보다 균형이 위태롭다.
  3. 甲이 복도를 걸어가며 배꼽 언저리의 무게중심을 눈으로 좇아 보면, 앞으로 나아가는 사이에도 발을 디딜 때마다 몸이 살짝 솟았다 가라앉고 좌우 옆으로도 번갈아 쏠리며 삼차원으로 자리를 옮겨 간다.
  4. 甲이 걸을 때 몸이 가장 높이 올라선 중간디딤기에서는 속도가 느려져 운동에너지가 가장 작아지고, 몸이 낮아지며 앞으로 밀려 나가는 두다리지지기에서는 운동에너지가 가장 커진다.

  천천히 걸으면 한 발로 버티는 시간이 길어져 오히려 좌우로 크게 흔들릴 수 있으므로, 정답은 1번이다.

• 15

  〈보기〉에서 설명하는 운동의 형태는? • 시스템의 모든 부분이 동일한 시간 동안 동일한 거리와 방향으로 이동한다. • 병진운동(translation)이라고도 한다.

  1. 1. 선운동(linear motion)
  2. 2. 각운동(angular motion)
  3. 3. 복합운동(general motion)
  4. 4. 회전운동(rotational motion)

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 모든 부분이 같은 거리·방향으로 나란히 움직이는 병진운동을 선운동이라 부르며, 보기의 설명이 바로 이 선운동에 들어맞는다. 옳다(정답).
  2. 각운동은 한 축을 중심으로 도는 회전 운동이라, 모든 부분이 나란히 옮겨 가는 보기의 병진운동과는 다르다. 옳지 않다.
  3. 복합운동(general motion)은 병진운동과 회전운동이 함께 나타나는 운동으로, 모든 부분이 같은 거리·방향으로 나란히 이동하는 병진운동만을 가리키는 보기 설명과 다르다. 따라서 옳지 않다.
  4. 회전운동(rotational motion)은 축을 중심으로 도는 각운동으로, 모든 부분이 동일한 거리·방향으로 나란히 움직이는 병진운동과 다르다. 보기 설명과 맞지 않으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 얼음판 위에서 자세를 고정한 채 앞으로 미끄러져 나아갈 때, 머리와 손과 발이 모두 같은 시간 동안 같은 거리를 같은 방향으로 옮겨 갔고, 이렇게 신체의 모든 부분이 나란히 평행 이동하는 움직임을 선운동이라 부른다.
  2. 甲이 철봉을 붙잡고 몸을 한 바퀴 휘돌 때 몸의 각 부분이 저마다 다른 크기의 원을 그리며 축을 중심으로 도는데, 이는 모든 점이 나란히 옮겨 가는 병진운동과는 전혀 다르다.
  3. 甲이 공을 던지려 앞으로 달려 나가면서 동시에 팔을 휘두를 때는 몸이 나란히 나아가는 움직임과 팔이 도는 움직임이 뒤섞이는데, 이런 복합운동은 순수한 병진운동과는 결이 다르다.
  4. 甲이 제자리에서 팽이처럼 몸을 빙글빙글 돌 때는 몸이 하나의 축을 중심으로 도는 회전운동이 일어나는데, 이는 모든 부분이 평행하게 이동하는 병진운동과는 성격이 다르다.

  모든 부분이 같은 시간에 같은 거리와 방향으로 나란히 옮겨 가는 움직임은 선운동이라 부르므로, 정답은 1번이다.

• 16

  스포츠 활동에서 활용되고 있는 충격력(impact force)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 충격량(impulse)은 동일)

  1. 1. 복싱 글러브는 충격 시간을 늘려 손에 전달되는 충격력을 줄인다.
  2. 2. 야구공을 받을 때 충격 시간을 줄여 손에 전달되는 충격력을 줄인다.
  3. 3. 무릎 보호대는 충격 시간을 늘려 무릎관절에 전달되는 충격력을 줄인다.
  4. 4. 격파 동작은 손과 기와의 충격 시간을 줄여 기와에 전달되는 충격력을 늘린다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 충격량이 같을 때 충격 시간을 늘리면 순간에 몰리는 힘이 작아지므로, 복싱 글러브가 충격 시간을 늘려 충격력을 줄인다는 것은 맞다. 옳다.
  2. 충격력을 줄이려면 충격 시간을 늘려야 한다. '시간을 줄여 충격력을 줄인다'는 것은 반대로, 시간을 줄이면 충격력이 커진다. 옳지 않다(정답).
  3. 무릎 보호대는 충격을 받는 시간을 길게 늘려 순간에 실리는 힘을 낮추므로 무릎관절에 전해지는 충격력을 줄인다는 것은 맞다. 옳다.
  4. 충격량이 일정할 때 접촉 시간을 짧게 하면 그만큼 순간적으로 가해지는 힘이 커지므로, 격파는 손이 기와에 닿는 순간을 최대한 짧게 만들어 파괴력을 키운다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 두꺼운 복싱 글러브를 끼고 주먹을 맞으면 충격이 손에 전해지는 시간이 길게 늘어나, 같은 충격량이라도 순간에 몰리는 힘이 줄어 손이 덜 아프게 된다.
  2. 甲이 날아오는 야구공을 맨손으로 받을 때 손을 몸쪽으로 부드럽게 끌어당겨 공이 멈추는 시간을 길게 늘리자 손에 전해지는 힘이 확 줄었고, 반대로 손을 굳게 세워 시간을 짧게 하면 같은 충격량이라도 힘이 오히려 커져 손바닥이 얼얼했다.
  3. 甲이 푹신한 무릎 보호대를 차고 넘어지면 무릎이 바닥에 닿는 충격이 보호대에 눌리며 서서히 전해져 시간이 길어지고, 그만큼 무릎관절에 몰리는 힘이 줄어든다.
  4. 甲이 기왓장을 격파할 때 손을 순간적으로 내리쳐 닿는 시간을 최대한 짧게 하면, 같은 충격량이 눈 깜짝할 사이에 몰려 기와에 실리는 힘이 커지면서 단번에 쪼개진다.

  충격력을 줄이려면 시간을 늘려야 하는데 받을 때 시간을 줄인다고 했으니 오히려 힘이 커지므로, 정답은 2번이다.

• 17

  포물선 운동에서 투사 물체가 최대 높이에 도달할 때 '0'이 되는 것은? (단, 공기저항은 무시)

  1. 1. 수평속도
  2. 2. 수직속도
  3. 3. 중력가속도
  4. 4. 수직·수평속도의 합 벡터

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 수평 방향으로는 공기저항이 없어 힘이 작용하지 않으므로 수평속도는 최고점에서도 그대로 유지되어 0이 아니다. 옳지 않다.
  2. 위로 던져진 공은 올라갈수록 중력에 부딪혀 수직속도가 줄다가 최대 높이에서 위로 향하던 수직속도가 0이 된다. 옳다(정답).
  3. 포물선 운동에서 최고점에 이르면 연직 방향 속도는 0이 되지만, 중력가속도는 비행 내내 아래로 일정하게 작용하므로 0이 되지 않는다. 따라서 옳지 않다.
  4. 최고점에서도 수평속도는 그대로 남아 있으므로, 수직·수평을 합친 속도 벡터 역시 0이 될 수 없다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 비스듬히 던진 공이 가장 높은 곳에 이르러도 앞으로 나아가게 하는 수평속도는 처음 그대로 남아 있어, 그 순간에도 공은 앞쪽으로 계속 밀려 나간다.
  2. 甲이 농구공을 비스듬히 위로 던지자 공은 앞으로 나아가며 점점 높이 올라갔는데, 가장 높은 지점에 이른 바로 그 순간에는 위로 향하던 수직속도가 잠시 0이 되었고 앞으로 밀고 가는 수평속도만 그대로 남아 있었다.
  3. 甲이 던진 공이 오르든 내리든 상관없이 지구가 아래로 잡아당기는 중력가속도는 비행하는 내내 똑같은 크기로 작용하므로, 최고점이라 해서 그 값이 사라지지는 않는다.
  4. 甲이 던진 공이 최고점에 이르면 위아래 수직속도만 0이 될 뿐 앞으로 가는 수평속도는 그대로여서, 두 속도를 합친 전체 속도 역시 0으로 떨어지지 않는다.

  위로 던져진 물체가 가장 높이 오른 순간에는 위아래로 오가던 속도만 사라지고 앞으로 가는 속도는 남으므로, 정답은 2번이다.

• 18

  3차원 동작분석을 통해 산출할 수 있는 운동학적(kinematic) 변인은?

  1. 1. 관절각도(joint angle)
  2. 2. 관절모멘트(joint moment)
  3. 3. 근활성도(muscle activation)
  4. 4. 지면반력(ground reaction force)

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 관절각도(joint angle)는 힘을 따지지 않고 위치·움직임만 기술하는 운동학적(kinematic) 변인으로, 카메라 기반 3차원 동작분석으로 직접 산출할 수 있다. 따라서 옳다(정답).
  2. 관절모멘트(joint moment)는 관절을 돌리는 힘의 회전 효과로, 힘을 다루는 운동역학적(kinetic) 변인이다. 위치·움직임을 다루는 운동학적 변인을 묻는 문제와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. 근활성도(muscle activation)는 근육이 낸 전기 신호로, 근전도(EMG)로 측정하는 값이지 위치·움직임을 다루는 운동학적 변인이 아니다. 따라서 옳지 않다.
  4. 지면반력(ground reaction force)은 발이 지면을 누른 만큼 되받는 힘으로, 힘판으로 재는 운동역학적(kinetic) 변인이다. 운동학적 변인이 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 달리는 모습을 여러 대의 카메라로 찍어 3차원으로 분석하자 무릎이 얼마나 굽고 펴지는지 관절각도가 그대로 산출되어 나왔는데, 이렇게 움직임의 형태 자체를 수치로 나타내는 값을 운동학적 변인이라 한다.
  2. 甲이 3차원 동작분석으로 관절각도는 바로 얻었지만, 관절에 걸리는 힘을 다루는 관절모멘트는 움직임 자체가 아니라 힘과 얽힌 운동역학적 변인이라 그 방식만으로는 곧장 나오지 않는다.
  3. 甲이 근육이 얼마나 활발히 힘을 내는지 알려면 카메라 영상 대신 피부에 전극을 붙여 근전도를 재야 하므로, 근활성도는 동작분석으로 얻는 운동학적 변인에 들지 않는다.
  4. 甲이 발이 땅을 딛는 힘을 알고 싶으면 카메라가 아니라 바닥에 깔린 힘판 위에서 밟아야 하므로, 지면반력은 움직임을 그리는 운동학적 변인이 아니라 힘을 재는 운동역학적 변인이다.

  관절이 굽고 펴는 각도는 힘을 따지지 않고 움직임의 형태만 담아 카메라로 찍어내는 값이므로, 정답은 1번이다.

• 19

  질량(mass)과 무게(weight)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 무게는 물체에 포함된 물질의 양이다.
  2. 2. 질량은 물체에 작용하는 중력의 크기이다.
  3. 3. 질량과 무게는 장소에 따라 변하지 않는다.
  4. 4. 무게는 질량과 중력가속도의 곱으로 계산된다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 물체에 포함된 물질의 양은 장소가 바뀌어도 변하지 않는 질량이지 무게가 아니므로, 무게라고 한 설명은 개념을 바꿔 놓은 것이다. 옳지 않다.
  2. 물체에 작용하는 중력의 크기는 곧 무게이지 물질의 양인 질량이 아니므로, 질량이라고 한 설명은 둘을 뒤바꾼 것이다. 옳지 않다.
  3. 질량은 물질의 고유한 양이라 장소와 무관하게 일정하지만, 무게는 질량에 중력을 곱한 값이라 중력이 다른 장소에서는 변한다. 둘 다 변하지 않는다는 설명은 틀렸으므로 옳지 않다.
  4. 무게는 물체에 작용하는 중력의 크기이고 그 힘은 질량에 중력가속도를 곱해 얻으므로, 장소의 중력이 달라지면 값도 함께 변한다. 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 저울로 잰 값을 물체에 든 물질의 양이라고 말하자, 그것은 무게가 아니라 질량을 가리키는 것이라 표현을 바로잡았고 무게는 그 물질에 작용하는 중력의 크기라고 구분했다.
  2. 甲이 물체를 아래로 잡아당기는 중력의 세기를 질량이라 부르려다가, 그 힘의 크기는 질량이 아니라 무게를 뜻한다는 것을 떠올리고 두 개념을 다시 갈라 놓았다.
  3. 甲이 지구에서 재던 몸을 그대로 달로 옮겨 갔더니 몸속 물질의 양인 질량은 조금도 달라지지 않았지만, 달의 약한 중력가속도가 곱해지는 무게는 그만큼 줄어들어 저울 눈금이 지구에서보다 훨씬 가볍게 나타났다.
  4. 甲이 같은 물체라도 중력이 센 곳으로 가져가면 질량에 곱해지는 중력가속도가 커져 무게가 늘어난다는 것을 확인하고, 무게가 질량과 중력가속도의 곱임을 정리했다.

  물체를 당기는 중력의 크기인 무게는 물질의 양인 질량에 그 자리의 중력가속도를 곱해 구하므로, 정답은 4번이다.

• 20

  근전도(electromyogram, EMG) 신호를 분석하여 얻을 수 있는 정보로 옳은 것은?

  1. 1. 제자리높이뛰기에서 무게중심의 3차원 위치좌표
  2. 2. 골프 스윙 시 임팩트 순간 클럽헤드의 가속도
  3. 3. 턱걸이 동작 시 위팔두갈래근의 근피로도
  4. 4. 스쿼트 동작 시 무릎관절의 전단응력

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 무게중심의 3차원 위치좌표는 카메라 기반 동작분석으로 얻는 운동학적 정보이며, 근육의 전기 신호를 재는 근전도(EMG)로는 얻을 수 없다. 따라서 옳지 않다.
  2. 클럽헤드의 가속도는 동작분석이나 가속도계로 얻는 운동학적 정보로, 근육의 전기 활동을 재는 근전도(EMG)로는 산출할 수 없다. 따라서 옳지 않다.
  3. 근피로도는 근육이 지칠수록 근전도 신호의 특성이 변하는 것으로 나타나므로, 근육의 전기 신호를 재는 근전도(EMG)로 얻을 수 있다. 따라서 옳다(정답).
  4. 무릎관절의 전단응력은 힘과 모델링으로 추정하는 운동역학적 정보다. 근전도로 얻는 정보가 아니다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 제자리높이뛰기에서 몸의 무게중심이 공간의 어느 지점에 있는지 좌표로 알고 싶어 근전도를 붙였지만, 그 값은 여러 대의 카메라로 찍는 동작분석으로 얻어야 하는 것이라 신호에는 담기지 않았다.
  2. 甲이 골프 스윙에서 임팩트 순간 클럽헤드가 얼마나 빠르게 가속되는지 알려고 했지만, 그 값은 동작분석이나 가속도계로 재는 운동학적 정보라 근육의 전기 신호를 보는 근전도로는 나오지 않았다.
  3. 甲이 철봉에 매달려 턱걸이를 반복하는 동안 위팔두갈래근에 전극을 붙여 근전도 신호를 기록하자, 반복이 늘수록 신호의 주파수가 낮아지며 근육이 점점 지쳐 가는 근피로도를 읽어 낼 수 있었다.
  4. 甲이 스쿼트에서 무릎관절에 걸리는 전단응력을 알고 싶었지만, 그것은 힘 측정과 모델링으로 추정하는 운동역학적 값이라 근육의 활동만 잡아내는 근전도 신호로는 곧바로 구할 수 없었다.

  반복할수록 근육 신호가 지쳐 가는 정도가 바뀌는 근피로도는 근육의 전기 신호를 재는 근전도로 읽어 낼 수 있으므로, 정답은 3번이다.

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• 21

  운동역학의 내용과 목적이 아닌 것은?

  1. 1. 운동 기술의 향상
  2. 2. 운동수행 시 힘의 측정
  3. 3. 운동수행 안전성의 향상
  4. 4. 인체 내 에너지 대사의 측정

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 운동역학은 인체 움직임의 힘과 원리를 분석해 더 나은 동작을 찾는 학문이므로, 기술을 끌어올리는 일은 그 본래 목적에 든다. 해당한다.
  2. 운동역학은 인체에 작용하는 힘을 다루는 학문이므로, 운동수행 시 힘을 측정하는 일은 그 핵심 내용에 든다. 해당한다.
  3. 동작에 걸리는 힘을 분석해 부상을 막는 것도 운동역학의 몫이므로, 운동수행 안전성의 향상은 그 목적에 든다. 해당한다.
  4. 인체 내 에너지 대사의 측정은 에너지 소비와 대사 과정을 다루는 운동생리학의 영역으로, 힘과 움직임을 다루는 운동역학의 내용·목적이 아니다. '아닌 것'을 찾는 문제의 정답이므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 창던지기 선수의 던지는 팔 동작을 힘과 각도로 분석해 더 멀리 나가는 자세로 다듬는 일은, 인체 움직임의 원리를 파고들어 기술을 끌어올리는 운동역학 본연의 목적에 든다.
  2. 甲이 발이 땅을 밀어내는 힘을 힘판으로 재어 도약 동작을 살피는 일은, 인체가 움직일 때 작용하는 힘을 측정해 분석하는 운동역학의 본래 내용에 해당한다.
  3. 甲이 착지 순간 관절에 무리가 가지 않도록 자세를 고쳐 부상 위험을 낮추는 일은, 안전하게 운동하도록 돕는 운동역학의 목적 가운데 하나에 든다.
  4. 甲은 도약 선수의 기록을 높이려고 발이 땅을 미는 힘과 관절 각도를 측정해 동작을 다듬었지만, 몸속에서 탄수화물이 얼마나 에너지로 바뀌는지 같은 대사 문제는 운동생리학의 몫이라 따로 다루지 않았다.

  인체 안 에너지가 대사되는 과정을 재는 일은 힘과 움직임이 아니라 대사를 다루는 운동생리학의 몫이므로, 정답은 4번이다.

• 22

  〈보기〉에서 설명하는 동작분석 방법으로 옳지 않은 것은? 동작을 측정하거나 계산하지 않는 비수치적 방법으로, 지도자의 시각적 관찰로 움직임의 오류를 찾아 운동 기술 향상을 도모한다.

  1. 1. 정량적 자료로 분석한다.
  2. 2. 현장에서 즉각적인 분석이 가능하다.
  3. 3. 지도자 성향에 따라 결과가 달라진다.
  4. 4. 분석의 결과는 객관성을 담보할 수 없다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 보기는 수치로 측정·계산하지 않고 지도자의 눈으로 오류를 찾는 정성적(질적) 분석 방법이다. 이를 수치 자료로 다루는 정량적 분석이라 한 설명은 방법이 반대이므로 옳지 않다(정답).
  2. 정성적 분석은 장비로 값을 재고 계산하는 절차가 없어 지도자가 눈으로 보는 동시에 바로 판단을 내릴 수 있다. 옳다.
  3. 정성적 분석은 수치가 아니라 관찰자의 주관적 판단에 기대므로 지도자의 성향에 따라 같은 동작도 결과가 달라질 수 있다. 옳다.
  4. 관찰자의 주관적 판단에 기대다 보니 같은 동작도 평가하는 사람에 따라 다르게 읽혀 결과의 객관성을 보장하기 어렵다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 선수의 달리기 자세를 눈으로 지켜보며 팔 흔드는 동작이 어긋난 부분을 현장에서 바로 짚어 주었고, 측정 장비로 수치를 재거나 계산하지는 않았다.

     甲(지도자) ──시각적 관찰──▶ 선수 동작
                             │
                         오류 발견
                             ▼
                         기술 향상

  2. 甲이 선수의 자세를 지켜보며 장비로 수치를 재거나 계산하는 절차 없이 그 자리에서 곧바로 잘못된 동작을 짚어 주는 것은, 정성적 분석이라 현장에서 즉각 판단이 가능하기 때문이다.
  3. 甲과 乙 두 지도자가 같은 선수의 달리기를 보고도 서로 다른 부분을 문제 삼는 것은, 정성적 분석이 수치가 아니라 관찰자의 주관에 기대어 성향에 따라 판단이 갈리기 때문이다.
  4. 甲이 눈으로만 평가한 동작 점수는 같은 장면을 다른 사람이 보면 다르게 매겨질 수 있어, 정성적 분석의 결과만으로는 누구나 인정할 객관성을 확보하기 어렵다.

  지도자가 눈으로 관찰해 판단하는 정성적 분석은 수치로 재고 계산하는 방식이 아니므로, 정답은 1번이다.

• 23

  운동의 종류에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 직선운동은 병진운동의 한 종류이다.
  2. 2. 곡선운동은 회전운동에 포함되는 운동이다.
  3. 3. 병진운동은 직선운동과 곡선운동 모두를 말한다.
  4. 4. 복합운동은 병진운동과 회전운동이 혼합된 운동이다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 병진운동은 몸의 모든 점이 같은 방향으로 나란히 이동하는 운동이고, 그 이동 경로가 곧으면 직선운동이 되므로 직선운동은 병진운동에 속한다. 옳다.
  2. 곡선운동은 물체가 곡선 경로를 따라 위치를 옮기는 병진운동의 일종이며, 축을 중심으로 도는 회전운동에는 포함되지 않는다. 회전운동에 든다고 한 이 설명은 옳지 않다(정답).
  3. 병진운동은 모든 점이 나란히 움직이는 운동이라, 경로가 곧으면 직선운동, 굽으면 곡선운동으로 둘 다를 포함한다. 옳다.
  4. 복합운동은 나란히 나아가는 병진운동과 축을 중심으로 도는 회전운동이 한데 섞인 운동이므로, 둘의 혼합이라는 설명은 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 짐을 실은 손수레를 곧은 복도를 따라 똑바로 밀고 갈 때, 수레의 모든 지점이 서로 같은 방향으로 나란히 옮겨 가고 그 자취가 곧은 선을 그리므로, 이 움직임은 병진운동 가운데 직선운동으로 분류된다.
  2. 甲이 스키점프대에서 몸 전체가 같은 방향으로 포물선을 그리며 날아갈 때, 그 곡선 경로는 몸이 한 축을 중심으로 도는 회전운동이 아니라 모든 점이 나란히 움직이는 병진운동에 해당한다.
  3. 甲이 앞으로 곧게 걸어갈 때든 완만한 커브 길을 자세 그대로 돌아 나갈 때든, 몸의 모든 점이 나란히 옮겨 가기만 하면 곧은 길이든 굽은 길이든 다 같이 병진운동에 묶인다.
  4. 甲이 앞으로 달려 나가면서 동시에 팔을 휘두르며 공을 던질 때는 몸이 나란히 나아가는 병진운동과 팔이 축을 중심으로 도는 회전운동이 한데 섞여 복합운동을 이룬다.

  축을 중심으로 도는 회전운동과 달리 곡선을 그리며 나아가는 움직임은 병진운동에 속하므로, 정답은 2번이다.

• 24

  운동역학 사슬(kinetic chain)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 힘의 적용 대상이 연결된 일련의 사슬고리이다.
  2. 2. 사슬에 있는 연결 동작은 힘 전달에 영향을 미친다.
  3. 3. 닫힌형 운동역학 사슬(CKC)은 기능적이며, 스포츠에 특화될 수 있다.
  4. 4. 열린형 운동역학 사슬(OKC)에는 스쿼트, 팔굽혀펴기와 같은 동작이 있다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 운동역학 사슬은 힘을 주고받는 신체 마디들이 사슬고리처럼 이어진 것을 뜻하므로, 힘의 적용 대상이 연결된 사슬고리라는 설명은 맞다. 옳다.
  2. 사슬로 이어진 한 마디의 움직임이 어긋나면 다음 마디로 넘어가는 힘도 달라지므로, 연결 동작이 힘 전달에 영향을 미친다는 것은 맞다. 옳다.
  3. 닫힌형 운동역학 사슬(CKC, closed kinetic chain)은 손발 끝이 고정된 상태의 다관절 협응 동작이라 실제 스포츠 움직임과 닮아 기능적이고 종목별로 특화될 수 있으므로 이 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  4. 스쿼트·팔굽혀펴기는 발이나 손 끝이 지면에 고정된 닫힌형 사슬(CKC) 동작이다. 끝이 자유롭게 움직이는 열린형 사슬(OKC, open kinetic chain)의 예로 든 것은 분류가 반대이므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 공을 던질 때 발에서 시작한 힘이 다리와 허리, 어깨, 팔로 차례차례 이어져 손끝까지 전달되는 것을 보고, 몸의 마디들이 힘을 주고받는 하나의 사슬고리로 엮여 있음을 이해한다.
  2. 甲이 던지기에서 허리 회전을 게을리하자 다리에서 올라온 힘이 팔로 매끄럽게 넘어가지 못하는 것을 겪고, 사슬 중간 마디의 동작이 힘 전달을 크게 좌우한다는 것을 깨닫는다.
  3. 甲이 두 발을 바닥에 붙인 채 여러 관절을 함께 쓰는 스쿼트로 훈련하면 실제 경기 동작에 가까운 힘을 길러, 폐쇄형 사슬 운동이 기능적이며 종목에 맞게 특화될 수 있음을 보여 준다.
  4. 甲이 스쿼트를 할 때 두 발은 바닥에 단단히 고정된 채 무릎과 엉덩이만 굽혔다 펴지므로, 손발 끝이 자유롭게 움직이는 개방형이 아니라 끝이 지면에 붙은 폐쇄형 운동역학 사슬에 속한다.

  손발 끝이 바닥에 고정된 채 이루어지는 스쿼트·팔굽혀펴기는 열린형이 아니라 닫힌형 사슬 동작이므로, 정답은 4번이다.

• 25

  신체에 작용하는 역학적 부하(load)에 관한 정의로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전단응력(shear): 조직의 장축을 따라 대칭으로 가해지는 힘
  2. 2. 인장응력(tension): 두 힘이 서로 떨어지게끔 반대 방향으로 가해지는 힘
  3. 3. 압축응력(compression): 반대쪽의 두 힘이 서로 향하는 방향으로 가해지는 힘
  4. 4. 휨(bending): 축에서 벗어나는 두 힘이 가해져 한쪽에서 인장응력, 다른 한쪽에서 압축응력이 발생하는 힘

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 전단응력(shear)은 물체의 두 면을 서로 어긋나게 미끄러뜨리는, 면에 나란한 힘이다. 장축을 따라 대칭으로 당기거나 누르는 힘은 인장·압축응력이므로, 이 정의는 옳지 않다(정답).
  2. 인장응력은 두 힘이 서로 멀어지는 방향으로 작용해 조직을 늘이는 힘이므로, 서로 떨어지게 당기는 힘이라는 정의는 맞다. 옳다.
  3. 압축응력은 마주 보는 두 힘이 서로를 향해 밀어 조직을 눌러 줄이는 힘이므로, 서로 향해 누르는 힘이라는 정의는 맞다. 옳다.
  4. 휨은 축에서 벗어난 두 힘이 작용해 한쪽 면에는 인장, 반대쪽 면에는 압축을 동시에 일으키는 힘이므로, 그 정의는 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 두꺼운 책을 손바닥으로 위에서 밀자 책장들이 서로 나란히 미끄러지며 어긋났는데, 전단응력은 이렇게 면을 따라 층이 밀려나게 하는 힘이지 장축을 따라 대칭으로 당기거나 누르는 힘이 아니다.
  2. 甲이 고무줄의 양 끝을 잡고 서로 반대쪽으로 잡아당기면 줄이 팽팽하게 늘어나는데, 이렇게 두 힘이 서로 멀어지는 방향으로 당겨 조직을 늘이는 힘이 인장응력이다.
  3. 甲이 두 손바닥 사이에 말랑한 스펀지를 끼우고 안쪽으로 지그시 눌러 마주 오는 두 힘으로 조여 가면 스펀지 두께가 점점 얇아지는데, 이처럼 물체를 안으로 눌러 부피를 줄이는 응력이 곧 압축응력이다.
  4. 甲이 나뭇가지를 두 손으로 잡고 아래로 구부리면 바깥쪽 면은 늘어나 당겨지고 안쪽 면은 눌려 짜부라지는데, 이렇게 한쪽엔 인장, 다른 쪽엔 압축을 만드는 힘이 휨이다.

  장축을 따라 대칭으로 당기거나 누르는 힘은 인장·압축응력이지 면을 어긋나게 미는 전단응력이 아니므로, 정답은 1번이다.

• 26

  〈보기〉에서 내력(internal force)에 관한 설명으로 옳은 것만 모두 고른 것은? ㄱ. 다이빙 동작에서 작용하는 중력 ㄴ. 높이뛰기의 도약 동작에서 선수가 발휘한 힘 ㄷ. 환경과의 상호작용으로 시스템에 작용하는 힘 ㄹ. 내력만으로 인체 전체의 위치는 이동할 수 없음

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄴ, ㄹ
  3. 3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. 4. ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 다이빙에서 몸에 작용하는 중력은 지구가 몸 밖에서 끌어당기는 외력이지 몸속에서 생기는 내력이 아니다. ㄱ을 내력으로 본 것은 힘의 구분이 틀렸으므로 옳지 않다.
  2. 높이뛰기 도약에서 선수가 발휘한 근력은 몸속 근육이 스스로 만들어 낸 힘이므로 내력(internal force)에 해당해 ㄴ은 옳다. 내력에 대한 옳은 설명이므로 옳다.
  3. 환경(지면·기구 등)과의 상호작용으로 시스템에 작용하는 힘은 몸 밖에서 오는 외력이지 내력이 아니다. ㄷ을 내력으로 본 것은 힘의 구분이 틀렸으므로 옳지 않다.
  4. 몸 안에서 만든 내력만으로는 몸 전체를 다른 곳으로 이동시킬 수 없고 바닥이나 중력 같은 외력이 있어야 하므로, 이 설명은 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 번지점프대에서 뛰어내리는 순간 몸을 아래로 끌어당기는 힘은 근육이 만들어 낸 것이 아니라 지구가 몸 밖에서 당기는 힘이므로, 이 힘은 내력이 아니라 외력으로 분류해야 했다.
  2. 甲이 높이뛰기 도약에서 다리 근육으로 바닥을 힘껏 밀어낸 힘은 몸 안에서 스스로 만들어 낸 내력이지만, 이런 내력만으로는 몸을 공중으로 띄워 전체 위치를 옮길 수 없고 바닥이 되밀어 주는 외력이 있어야 한다.
  3. 甲이 땅을 딛고 뛸 때 바닥이 발을 되받아 미는 힘처럼 몸과 환경이 맞닿아 생기는 힘은 몸 밖에서 작용하는 외력이라, 몸 안에서 스스로 만든 내력과는 구별된다.
  4. 甲이 얼음판 위에 미끄럼 없이 가만히 선 채로 온몸 근육을 아무리 쥐어짜도 스스로 만든 내력만으로는 서 있는 자리를 벗어나지 못하고, 마찰이나 남이 미는 힘 같은 외력이 더해져야 비로소 몸통 전체가 다른 곳으로 옮겨 간다.

  선수가 낸 힘은 몸 안에서 만든 내력이고 그 내력만으로는 몸 전체를 옮길 수 없으므로, 정답은 2번이다.

• 27

  〈보기〉에서 제시한 A 학생의 항속 구간 평균 보행속도는? (단, 반올림하여 소수점 둘째 자리까지 표기) A 학생이 총 30m의 직선 구간을 걸었을 때, 가속과 감속 구간 각 5m씩 총 10m를 제외한 항속 구간에서의 스텝 수는 25회였고, 16초가 소요되었다.

  1. 1. 0.80 m/s
  2. 2. 1.25 m/s
  3. 3. 1.56 m/s
  4. 4. 1.88 m/s

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 항속 구간 20 m를 16초에 걸어간 평균 속도는 약 1.25 m/s다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 속도가 무엇을 무엇으로 나눈 값인지 잡는다
  2. 평균 속도는 간 거리를 걸린 시간으로 나눈 값이다. 여기서 간 거리는 30m 전부가 아니라 「항속 구간」만이다.
  3. → 평균 속도 = 항속 구간 거리 ÷ 걸린 시간
  4. ↓
  5. ② 항속 구간의 거리를 구한다
  6. 출발할 때 빨라지는 5m와 멈추려고 느려지는 5m는 속도가 일정하지 않아 뺀다.
  7. → 빼는 구간 = 5 + 5 = 10 m
  8. → 항속 구간 거리 = 30 − 10 = 20 m
  9. ↓
  10. ③ 나눈다
  11. 20m를 16초로 나눈다.
  12. → 평균 보행속도 = 20 ÷ 16 = 1.25 m/s
  13. ↓
  14. ④ 안 쓰는 자료를 짚어 둔다
  15. 스텝 수 25회는 보폭을 물었다면 쓸 값이지만 속도에는 안 들어간다. 30m 전체를 16초로 나누면 1.88이 되어 어긋난다.
  16. → 보폭으로 쓴다면 = 20 ÷ 25 = 0.8 m

  A 학생의 항속 구간 평균 보행속도는 약 1.25 m/s다.

• 28

  각가속도에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 회전하는 물체의 각가속도가 0이 되면 물체는 멈추게 된다.
  2. 2. 각가속도는 각속도의 변화량을 시간의 변화량으로 나눈 값이다.
  3. 3. 처음 각속도가 30°/s에서 6초 후 90°/s로 변화했을 때 평균 각가속도는 10°/s²이다.
  4. 4. 각속도가 양(+)의 방향으로 선형적인 증가를 할 때 각가속도는 일정한 양(+)의 값을 가진다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 각가속도가 0이면 각속도가 변하지 않을 뿐, 물체는 그 각속도로 계속 회전할 수 있다. 각가속도가 0이면 멈춘다고 본 설명은 정지와 등속을 혼동한 것이라 옳지 않다(정답).
  2. 각가속도는 각속도의 변화량을 걸린 시간의 변화량으로 나눈 값으로, 이는 각가속도의 정의를 그대로 옮긴 것이므로 맞다. 따라서 옳다.
  3. 각속도가 30°/s에서 90°/s로 60°/s만큼 6초 동안 변했으므로 평균 각가속도는 60 ÷ 6 = 10°/s²로 계산과 일치한다. 따라서 옳다.
  4. 각속도가 시간에 따라 일정한 기울기로 선형 증가하면 그 변화율인 각가속도는 변하지 않는 일정한 양(+)의 값을 가지므로 이 설명은 맞다. 따라서 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 팽이를 일정한 빠르기로 계속 돌리고 있을 때 각속도가 변하지 않아 각가속도는 0이지만, 팽이는 멈추지 않고 그대로 회전을 이어가므로 각가속도가 0이 되었다고 해서 회전이 멈추는 것은 아니다.
  2. 甲이 회전하는 원판의 각속도가 얼마나 빨리 변하는지 알아보려고, 늘어난 각속도의 양을 그 변화가 일어난 시간으로 나누어 각가속도를 구하는 방법을 보여 준다.
  3. 甲이 팽이의 각속도가 처음 초당 30도에서 6초 뒤 초당 90도로 60도만큼 빨라진 것을 재고는, 그 60을 걸린 6초로 나누어 평균 각가속도가 초당제곱 10도라고 계산한다.
  4. 甲이 돌림판의 각속도가 시간에 따라 일정한 비율로 곧게 늘어나는 것을 그래프로 그리자, 매 순간 같은 크기로 빨라져 각가속도가 변함없이 일정한 양의 값을 유지함을 확인한다.

  각가속도가 0이어도 각속도가 그대로 유지될 뿐 회전이 멈추는 것은 아니므로, 정답은 1번이다.

• 29

  그림에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 착지전략을 제외한 모든 조건은 동일함) 그림은 기계체조 선수의 ㉠ 뻣뻣한 착지와 ㉡ 부드러운 착지에서 착지구간 수직 힘의 변화를 나타낸다.

  1. 1. ㉠과 ㉡의 운동량의 변화량은 동일하다.
  2. 2. ㉡의 경우 신체에 작용하는 수직 충격력이 더 크다.
  3. 3. ㉠의 경우 신체에 작용하는 수직 충격량이 더 크다.
  4. 4. 착지 직전의 무게중심의 속도는 ㉠과 ㉡ 모두 동일하다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 같은 조건이면 ㉠과 ㉡의 운동량 변화량(충격량)은 동일하다. 옳다.
  2. 이 문항의 정답은 ③이지만, 부드러운 착지(㉡)는 시간을 늘려 충격력이 작아지므로 ㉡의 충격력이 더 크다는 설명도 옳지 않다.
  3. 충격량은 ㉠과 ㉡이 같으므로 ㉠의 충격량이 더 크다는 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 착지 직전 무게중심 속도는 같은 높이에서 떨어졌으므로 동일하다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 매트에 뻣뻣하게 착지하든 무릎을 굽혀 부드럽게 착지하든 같은 높이에서 떨어졌다면 운동량 변화가 같아 두 착지의 충격량은 서로 같으므로, 뻣뻣한 착지라고 해서 충격량이 더 커지는 것은 아니다.

  같은 조건이면 두 착지의 운동량 변화량인 충격량은 서로 같아 뻣뻣한 착지 쪽이 더 크다고 볼 수 없으므로, 정답은 3번이다.

• 30

  〈보기〉에서 임팩트 직후 골프공의 선속도는? (선운동량 보존의 법칙 적용) • 골프 클럽의 질량: 600g, 골프공의 질량: 40g • 스윙 시 클럽의 임팩트 직전 선속도: 50 m/s, 임팩트 직후 선속도: 45 m/s (외부에서 따로 작용하는 힘은 없으며, 운동량의 손실 없이 정확하게 전달됨을 가정함)

  1. 1. 65 m/s
  2. 2. 70 m/s
  3. 3. 75 m/s
  4. 4. 80 m/s

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 클럽이 잃은 운동량 3이 공에 전달되어, 임팩트 직후 골프공의 선속도는 75 m/s다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 운동량이 어디로 옮겨 가는지 잡는다
  2. 클럽이 느려진 만큼의 운동량이 고스란히 공으로 넘어간다. 밖에서 다른 힘이 안 걸리면 둘을 합친 운동량은 그대로다.
  3. → 클럽이 잃은 운동량 = 공이 얻은 운동량
  4. ↓
  5. ② 단위를 kg으로 맞춘다
  6. 공식에 넣을 질량은 kg이다. g을 그대로 넣으면 값이 천 배로 어긋난다.
  7. → 클럽 = 600 ÷ 1,000 = 0.6 kg
  8. → 공 = 40 ÷ 1,000 = 0.04 kg
  9. ↓
  10. ③ 클럽이 잃은 운동량을 구한다
  11. 질량에 줄어든 속도를 곱한다.
  12. → 줄어든 속도 = 50 − 45 = 5 m/s
  13. → 잃은 운동량 = 0.6 × 5 = 3 kg·m/s
  14. ↓
  15. ④ 공의 속도를 구한다
  16. 멈춰 있던 공이 그 운동량을 통째로 받는다. 질량으로 나눈다.
  17. → 공의 선속도 = 3 ÷ 0.04 = 75 m/s
  18. ↓
  19. ⑤ 왜 클럽보다 빨라지는지 새겨 둔다
  20. 공이 클럽보다 열다섯 배 가볍기 때문이다. 같은 운동량이라도 가벼울수록 속도가 커진다.
  21. → 질량 비 = 0.6 ÷ 0.04 = 15배

  임팩트 직후 골프공의 선속도는 75 m/s다.

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• 31

  스포츠에 적용된 각속도(angular velocity)에 관한 사례로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 숙련된 운동선수일수록 각속도를 잘 조절한다.
  2. 2. 철봉의 대차돌기(휘돌기) 하강 국면에서 발의 무게중심점은 일정한 각속도를 유지한다.
  3. 3. 골프 클럽헤드의 각속도는 0에서 시작하여 최댓값으로 증가했다가 다시 0으로 돌아온다.
  4. 4. 야구에서 배트의 각속도가 일정하다면 회전반경이 클수록 임팩트된 공의 선속도는 증가한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 동작 숙련도가 높을수록 회전 속도를 상황에 맞게 키우거나 줄이는 조절 능력이 뛰어나 원하는 순간에 필요한 각속도를 만들어 낸다. 옳다.
  2. 철봉 대차돌기 하강 국면에서는 중력이 회전을 도와 각속도가 점점 빨라진다. 각속도를 일정하게 유지한다는 설명은 실제 움직임과 다르므로 옳지 않다(정답).
  3. 골프 스윙에서 클럽헤드의 각속도는 정지 상태 0에서 시작해 임팩트 부근 최댓값까지 커졌다가 팔로스루에서 다시 0으로 줄어드는 흐름이 맞다. 따라서 옳다.
  4. 선속도는 각속도에 회전반경을 곱한 값이므로, 배트의 각속도가 같다면 회전반경이 클수록 임팩트되는 공의 선속도가 커진다. 이 관계는 맞으므로 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 오랜 훈련으로 회전 기술이 몸에 밴 뒤로는 도는 순간마다 속도를 상황에 맞게 키우거나 늦추며 원하는 시점에 필요한 만큼의 각속도를 정확히 만들어 낸다.
  2. 甲이 철봉에서 대차돌기로 몸을 크게 휘돌려 하강하는 동안 중력이 회전을 도와 각속도가 점점 빨라지므로, 이 국면에서 발끝의 각속도가 처음부터 끝까지 일정하게 유지된다고 볼 수 없다.
  3. 甲이 골프채를 뒤로 멈춰 세운 상태에서 스윙을 시작하면 클럽헤드의 각속도가 0에서 점점 빨라져 공을 때리는 순간 최대에 이르렀다가, 팔로스루를 마치며 다시 0으로 잦아든다.
  4. 甲이 같은 빠르기로 배트를 휘두르더라도 회전축에서 더 먼 배트 끝이 손잡이 쪽보다 훨씬 빠르게 지나가는 것을 보고, 각속도가 같아도 회전반경이 클수록 선속도가 커짐을 확인한다.

  철봉 대차돌기 하강에서는 중력이 보태져 도는 빠르기가 점점 빨라지므로, 정답은 2번이다.

• 32

  인체의 움직임에서 토크(torque)에 관한 개념이 적용된 사례로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 사지의 근육은 각 관절을 돌리시키는 토크를 생성한다.
  2. 2. 덤벨 컬 시 덤벨의 무게는 팔꿈치를 폄하는 토크를 가진다.
  3. 3. 외적 토크보다 내적 토크가 크면 근육은 신장성 수축을 한다.
  4. 4. 동일한 힘을 낼 때 팔꿈치 각도 90°보다 굽히거나 폄에 따라 모멘트팔이 짧아져 내적 토크도 감소한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 사지의 근육은 수축하며 관절 축에서 떨어진 곳에 힘을 걸어 관절을 돌리는 회전 효과, 곧 토크(torque)를 만들어 내므로 이 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  2. 덤벨 컬에서 덤벨의 무게는 아래로 당겨 팔꿈치를 도로 펴려는 방향으로 관절을 돌리는 토크를 가지므로, 이 설명은 맞다. 옳다.
  3. 내적 토크(근육이 내는 토크)가 외적 토크(부하)보다 크면 근육이 부하를 이기며 짧아지는 단축성 수축이 일어난다. 신장성 수축이라 한 설명은 반대이므로 옳지 않다(정답).
  4. 팔꿈치 각도가 90°에서 굽히거나 펴는 쪽으로 벗어나면 근육이 힘을 거는 모멘트팔이 짧아져, 같은 힘이라도 내적 토크가 줄어든다. 이 설명은 맞으므로 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 아령을 들려고 팔을 굽힐 때 팔 근육이 수축하며 팔꿈치 관절을 돌려 아래팔을 들어 올리는데, 이렇게 근육이 관절을 회전시키는 힘이 바로 토크다.
  2. 甲이 아령을 손에 쥐고 팔꿈치를 반쯤 굽힌 자세로 버티고 있으면, 중력이 아령을 곧장 아래로 끌어내려 굽은 팔꿈치를 다시 펴는 쪽으로 관절을 회전시키려는 돌림힘이 생겨난다.
  3. 甲이 덤벨을 들어 올릴 때 팔 근육이 만든 내적 토크가 덤벨 무게가 만드는 외적 토크보다 크면 팔꿈치가 굽혀지면서 근육 길이가 짧아지는 단축성 수축이 일어나고, 근육이 늘어나는 신장성 수축이 되지는 않는다.
  4. 甲이 레그 익스텐션 기구에서 무릎을 90도 위치보다 더 굽히거나 펴면 넙다리네갈래근이 관절을 돌리는 데 쓰는 모멘트팔이 짧아져, 같은 힘을 내더라도 무릎을 돌리는 내적 토크는 그만큼 줄어들었다.

  근육이 내는 힘이 부하보다 크면 근육 길이가 짧아지는 단축성 수축이 일어나지 늘어나는 수축이 아니므로, 정답은 3번이다.

• 33

  〈보기〉에서 설명한 내용 중 인체의 관성모멘트(moment of inertia)를 감소시킨 사례로 옳은 것만 모두 고른 것은? ㄱ. 피겨스케이팅에서 양팔을 벌리고 회전한다. ㄴ. 달리기 시 채공기(swing phase)에 있는 다리를 굽힌다. ㄷ. 다이빙에서 공중 앞돌기 시 터크(욱크린) 자세를 만든다. ㄹ. 골프 아이언 헤드의 질량 분포를 양 끝으로 넓게 하여 클럽 헤드의 관성을 조작한다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄴ, ㄷ
  3. 3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄱ, ㄷ, ㄹ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 피겨스케이팅에서 양팔을 벌리면 질량이 회전축에서 멀어져 관성모멘트가 오히려 커진다. ㄱ은 관성모멘트를 감소시킨 사례가 아니므로 옳지 않다.
  2. 달리기 채공기에서 다리를 굽히면 다리의 질량이 엉덩관절 축 가까이로 모여 관성모멘트가 줄어들어 다리를 빠르게 앞으로 돌릴 수 있다. 옳다.
  3. 다이빙 앞돌기에서 터크(웅크린) 자세를 하면 팔다리가 회전축 가까이 모여 관성모멘트가 줄고 공중 회전이 빨라지므로 ㄷ은 감소 사례가 맞다. 따라서 옳다.
  4. 질량을 회전축에서 양 끝으로 넓게 벌리면 질량이 축에서 멀어져 관성모멘트는 오히려 커진다. 이는 관성모멘트를 감소시킨 사례가 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 회전의자에 앉아 두 팔에 아령을 하나씩 들고 양옆으로 쭉 뻗은 채 의자를 돌리면 질량이 회전축에서 멀어져 관성모멘트가 오히려 커지므로, 이 동작은 관성모멘트를 줄인 경우로 볼 수 없었다.
  2. 甲이 공중 앞돌기에서 몸을 웅크려 터크 자세를 만들거나 달리기 중 뒤로 접힌 다리를 무릎에서 굽히면, 질량이 회전축 가까이로 모여 관성모멘트가 줄어들면서 몸이 더 빠르게 회전할 수 있다.
  3. 甲이 공중제비를 도는 순간 팔다리를 활짝 편 자세에서 무릎을 끌어안은 터크 자세로 바꾸면, 몸의 질량이 회전축 둘레로 촘촘히 모여 관성모멘트가 작아지므로 같은 각운동량으로도 회전이 한결 빨라진다.
  4. 甲이 골프 아이언의 헤드 무게를 가운데가 아니라 양쪽 가장자리로 벌려 몰아 두면 무게가 회전 중심에서 바깥으로 물러나 헤드를 돌리기가 더 뻑뻑해지므로, 이는 관성모멘트를 줄인 경우와는 정반대의 사례에 해당한다.

  채공기의 다리를 굽히거나 웅크린 자세를 취하면 몸의 질량이 축 가까이 모여 관성모멘트가 줄어드므로, 정답은 2번이다.

• 34

  그림에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 공의 높이는 무게중심을 기준으로 함)

  1. 1. 비탄성충돌이다.
  2. 2. 충돌 전, 후 농구공의 속도는 다르다.
  3. 3. 운동에너지가 보존되지 않았다는 것을 의미한다.
  4. 4. 반발계수(복원계수, coefficient of restitution)는 0.75이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 튀어 오른 높이가 낮아진 것은 충돌하며 에너지가 일부 사라졌다는 뜻이므로, 이런 충돌은 비탄성충돌이 맞다. 옳다.
  2. 농구공은 떨어지며 얻은 속도로 바닥에 닿고 튕긴 뒤에는 더 낮은 높이까지만 올라가므로, 두 순간의 속도 크기가 서로 다를 수밖에 없다. 옳다.
  3. 공이 처음보다 낮게 튀어 오른 것은 충돌 과정에서 운동에너지의 일부가 사라졌다는 뜻이므로, 운동에너지가 보존되지 않은 것이 맞다. 옳다.
  4. 반발계수(복원계수, coefficient of restitution)는 튀어 오른 높이를 떨어뜨린 높이로 나눈 값의 제곱근으로 구해 약 0.87이 된다. 0.75라 한 설명은 계산과 맞지 않으므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 농구공을 떨어뜨렸더니 처음 높이보다 낮게 튀어 오르는 것을 보고, 충돌하며 에너지의 일부가 열이나 소리로 빠져나가는 이런 충돌을 비탄성충돌이라 부른다고 설명한다.
  2. 甲이 떨어지며 빨라진 공이 바닥을 치고 더 낮은 높이까지만 되튀는 것을 재어 보고, 부딪히기 직전과 튄 직후의 속도 크기가 서로 다를 수밖에 없음을 확인한다.
  3. 甲이 공이 떨어뜨린 높이만큼 다시 튀어 오르지 못하고 더 낮게 멈추는 것을 보고, 충돌 과정에서 운동에너지가 그대로 지켜지지 못하고 일부 사라졌음을 알아챈다.
  4. 甲은 농구공을 일정 높이에서 떨어뜨려 튀어 오르는 높이를 자로 재고는, 튄 높이와 떨어뜨린 높이의 비에 제곱근을 씌워 반발계수를 구했더니 약 0.87이 나온다며, 0.75로 적으면 안 된다고 乙에게 계산 과정을 차근차근 보여 주었다.

  튄 높이와 떨어진 높이의 비에 제곱근을 씌워 구하는 반발계수는 0.75가 아니라 약 0.87이 되므로, 정답은 4번이다.

• 35

  압력중심점(center of pressure, COP)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 압력중심점은 균형능력을 평가하기 위한 자료로 활용된다.
  2. 2. 보행 시 한발 지지기(stance phase)에서 압력중심점은 변한다.
  3. 3. 허리를 앞으로 굽혔을 때, 압력중심점은 기저면 밖에 위치한다.
  4. 4. 압력중심점이란 지면에 접촉하는 부분 중 지면반력 전체가 작용된다고 가정되는 어느 한 점을 말한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 압력중심점이 얼마나 흔들리는지를 보면 몸의 균형 유지 능력을 가늠할 수 있으므로, 균형능력 평가 자료로 쓰인다는 것은 맞다. 옳다.
  2. 한발 지지기 동안 발바닥에 실리는 압력의 위치가 뒤꿈치에서 발가락으로 옮겨 가므로, 압력중심점이 변하는 것은 맞다. 옳다.
  3. 압력중심점은 기저면 안에서 움직이며 기저면 밖으로 나가지 않는다. 기저면 밖에 위치한다는 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 압력중심점(COP)은 발바닥처럼 지면에 닿은 접촉면 전체에 퍼진 지면반력을 하나로 모아 작용한다고 가정하는 대표점을 말하므로, 이 정의는 맞다. 따라서 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 한쪽 다리로 서서 버티는 동안 발밑에서 압력중심점이 얼마나 넓게 흔들리는지를 측정판으로 기록해, 그 사람의 균형 능력이 얼마나 좋은지 가늠하는 자료로 삼는다.
  2. 甲이 걸을 때 한 발만 땅을 딛는 지지기 동안 발바닥에 실리는 압력중심점은 뒤꿈치에서 발가락 쪽으로 쉼 없이 옮겨 다니며 한자리에 머물지 않는다.
  3. 甲이 서서 허리를 앞으로 깊이 굽히더라도 두 발이 이루는 기저면 안에서 압력중심점이 앞쪽으로 옮겨 갈 뿐, 발이 만든 기저면을 벗어나 그 바깥에 압력중심점이 자리하지는 않는다.
  4. 甲이 발바닥 곳곳에 흩어져 눌리는 힘을 하나로 합쳐 다룰 때, 지면이 되받아 미는 힘 전체가 마치 그 한 점에 모여 작용한다고 가정하는 자리를 압력중심점이라 부른다.

  몸을 앞으로 굽혀도 압력이 실리는 점은 두 발이 만든 지지 범위 안에서만 옮겨 다니므로, 정답은 3번이다.

• 36

  일과 에너지에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 에너지는 일을 할 수 있는 능력이다.
  2. 2. 위치에너지는 운동에너지로 변환될 수 있다.
  3. 3. 질량이 일정하면 속도 변화는 운동에너지의 변화를 의미한다.
  4. 4. 어떤 물체가 에너지를 갖기 위해서는 움직임이 있어야만 한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 에너지는 물체가 다른 것에 힘을 주어 움직이는 일(work)을 해낼 수 있는 능력을 뜻하므로, 에너지를 일을 할 수 있는 능력이라 한 이 정의는 맞다. 따라서 옳다.
  2. 높은 곳의 물체가 떨어지면 높이에 저장돼 있던 위치에너지가 속도에 담기는 운동에너지로 바뀌므로, 위치에너지가 운동에너지로 변환된다는 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  3. 운동에너지는 ½ × 질량 × 속도²이라 질량이 일정하면 속도가 바뀔 때만 값이 변하므로, 속도 변화가 곧 운동에너지 변화를 뜻한다는 설명은 맞다. 따라서 옳다.
  4. 에너지에는 운동에너지뿐 아니라 위치에너지도 있어, 물체가 멈춰 있어도 높이에 따른 위치에너지를 가질 수 있다. 따라서 움직여야만 에너지를 가진다는 설명은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 팽팽히 당겨진 활시위가 놓이는 순간 화살을 저 멀리 쏘아 보내는 것을 지켜보며, 무언가에 작용해 그것을 움직이는 일을 만들어 낼 수 있는 밑바탕 역량이 곧 에너지라는 개념을 머릿속에 정리한다.
  2. 甲이 미끄럼틀 꼭대기에 앉아 있다가 아래로 미끄러져 내려오면, 높이에 저장돼 있던 위치에너지가 점점 빨라지는 속도를 만드는 운동에너지로 바뀌어 간다.
  3. 甲이 같은 공을 더 세게 던져 속도를 높이면 무게는 그대로여도 공이 지닌 운동에너지가 커지는 것을 보고, 질량이 일정할 때 속도의 변화가 곧 운동에너지의 변화임을 확인한다.
  4. 甲이 옥상 난간에 가만히 올려둔 화분은 전혀 움직이지 않지만, 만약 아래로 떨어진다면 화단을 부술 만큼의 힘을 품고 있다. 이렇게 높은 곳에 멈춰 있는 물체도 위치에너지를 지니므로, 움직임이 있어야만 에너지를 갖는다고 볼 수는 없다.

  가만히 멈춰 있어도 높이에 따른 위치에너지를 지닐 수 있어 반드시 움직여야만 에너지를 갖는 것은 아니므로, 정답은 4번이다.

• 37

  〈보기〉에서 설명한 A 선수의 이동 거리와 변위가 옳은 것은? 육상 장거리 종목의 선수 A는 트랙의 길이가 400m인 경기장을 총 25바퀴를 달렸고, 28분 30초의 기록으로 결승점을 통과했다. (출발점과 도착점이 같음)

  1. 1. 이동 거리 0 / 변위 400
  2. 2. 이동 거리 0 / 변위 10,000
  3. 3. 이동 거리 10,000 / 변위 10,000
  4. 4. 이동 거리 10,000 / 변위 0

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 400 m 트랙을 25바퀴 돌아 이동 거리는 10,000 m이고, 출발점과 도착점이 같아 변위는 0이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 두 말이 어떻게 다른지 가른다
  2. 이동 거리는 발이 실제로 밟고 지나온 길의 총 길이다. 변위는 출발점에서 도착점까지를 곧게 이은 것으로, 방향까지 지닌 값이다. 돌아온 길은 이동 거리에는 쌓이지만 변위에는 안 쌓인다.
  3. → 이동 거리 = 지나온 길의 총 길이
  4. → 변위 = 출발점에서 도착점까지의 곧은 거리
  5. ↓
  6. ② 이동 거리를 구한다
  7. 한 바퀴가 400m이고 25바퀴를 돌았다.
  8. → 이동 거리 = 400 × 25 = 10,000 m
  9. ↓
  10. ③ 변위를 구한다
  11. 출발점과 도착점이 같다고 했다. 곧게 이으면 길이가 0이다.
  12. → 변위 = 0
  13. ↓
  14. ④ 안 쓰는 자료를 짚어 둔다
  15. 28분 30초는 속도를 물었다면 쓸 값이지만 거리와 변위에는 안 들어간다.
  16. → 정답 = 이동 거리 10,000 / 변위 0

  A 선수의 이동 거리는 10,000 m, 변위는 0이다.

• 38

  〈보기〉에서 수행한 일과 일률이 바르게 나열된 것은? • 물체에 2초 동안 2N의 힘을 가하여 2m를 움직였을 때 수행한 일은 ( ㉠ ) J이며 일률은 ( ㉡ ) J/s이다(단, 힘의 작용방향과 물체의 이동방향은 일치함).

  1. 1. ㉠ 2 / ㉡ 1
  2. 2. ㉠ 2 / ㉡ 2
  3. 3. ㉠ 4 / ㉡ 2
  4. 4. ㉠ 4 / ㉡ 4

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 일은 힘 2 N에 거리 2 m를 곱해 4 J(㉠), 일률은 4 J를 2초로 나눠 2 J/s(㉡)다. 이대로인 ③이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 일이 무엇의 곱인지 잡는다
  2. 밀어 준 힘에 그 방향으로 움직인 거리를 곱한다. 힘의 방향과 이동 방향이 같다고 했으니 그대로 곱하면 된다.
  3. → 일 = 힘 × 거리
  4. ↓
  5. ② 일을 구한다
  6. 2N으로 2m를 밀었다.
  7. → ㉠ 일 = 2 × 2 = 4 J
  8. ↓
  9. ③ 일률이 무엇을 나눈 값인지 잡는다
  10. 같은 일이라도 빨리 해내면 일률이 크다. 한 일을 걸린 시간으로 나눈다.
  11. → 일률 = 일 ÷ 시간
  12. ↓
  13. ④ 일률을 구한다
  14. 4J을 2초로 나눈다.
  15. → ㉡ 일률 = 4 ÷ 2 = 2 J/s
  16. → 정답 = ㉠ 4 / ㉡ 2

  수행한 일은 4 J, 일률은 2 J/s다.

• 39

  인체의 안정성을 결정짓는 요인이 아닌 것은?

  1. 1. 기저면의 크기와 관련이 있으나 형태와는 관련이 없다.
  2. 2. 무게중심선이 기저면 밖에 있으면 불안정한 상태가 된다.
  3. 3. 무게중심선이 기저면의 중심에 가까울수록 안정성은 높아진다.
  4. 4. 무게중심의 높이와 관련이 있으며 낮을수록 안정성은 높아진다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 안정성은 기저면의 크기뿐 아니라 형태와도 관련이 있다. 형태와 관련 없다는 설명은 안정성 요인으로 옳지 않다(정답).
  2. 무게중심선이 기저면을 벗어나면 중력이 몸을 넘어뜨리는 방향으로 작용해 균형을 잃으므로, 이는 인체의 안정성을 결정짓는 실제 요인이다. 옳다.
  3. 무게중심선이 기저면 중심에 가까울수록 가장자리를 벗어나기까지의 여유가 커져 쉽게 흔들려도 넘어지지 않으므로, 안정성을 결정짓는 실제 요인이다. 옳다.
  4. 무게중심이 낮을수록 몸이 옆으로 기울어도 무게중심선이 기저면을 벗어나기 어려워 잘 넘어지지 않으므로, 안정성이 높아진다는 것은 맞는 요인이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 두 발을 나란히 붙이고 설 때보다 앞뒤로 넓게 벌리고 설 때 훨씬 덜 흔들리는데, 발이 바닥에 만드는 면의 크기뿐 아니라 그 모양이 앞뒤로 긴지 좌우로 긴지에 따라서도 버티는 정도가 달라진다.
  2. 甲이 선반 위 책을 잡으려 몸을 옆으로 잔뜩 기울여 무게중심선이 두 발이 이룬 기저면을 벗어나자, 몸이 그쪽으로 쏠려 넘어질 듯 불안정해진다.
  3. 甲이 버스에서 두 발 한가운데로 무게중심선이 지나도록 몸을 곧게 세우고 서면, 무게중심선이 기저면 가장자리에 걸릴 때보다 훨씬 덜 흔들리며 안정되게 버틴다.
  4. 甲이 씨름에서 무릎을 깊이 굽혀 엉덩이를 낮추고 자세를 취하면 무게중심이 아래로 내려가, 몸을 꼿꼿이 세웠을 때보다 상대가 밀어도 쉽게 넘어가지 않고 버틴다.

  버티는 힘은 바닥이 몸을 받치는 면의 크기뿐 아니라 그 생김새와도 관련이 있으므로, 정답은 1번이다.

• 40

  마찰력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 최대정지마찰력은 운동마찰력보다 크다.
  2. 2. 마찰력은 마찰계수와 물체 질량의 곱으로 구한다.
  3. 3. 마찰력은 물체 표면에 수직으로 작용하는 힘(수직항력, normal force)과 관계가 있다.
  4. 4. 마찰력은 접촉면과 평행하게 작용하며 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 정지 상태를 막 벗어나게 하려면 이미 미끄러지고 있는 물체를 계속 밀 때보다 더 큰 힘이 들기 마련이므로, 최대정지마찰력이 운동마찰력보다 크다는 것은 맞다. 옳다.
  2. 마찰력은 마찰계수와 수직항력(접촉면이 물체를 수직으로 떠받치는 힘)의 곱으로 구하며, 질량이 아니라 수직항력이 곱해지므로 질량의 곱으로 구한다는 설명은 옳지 않다(정답).
  3. 마찰력의 크기는 접촉면을 수직으로 눌러 주는 힘의 세기에 비례하므로, 수직항력이 커지면 마찰력도 함께 커진다는 관계 설명은 맞다. 옳다.
  4. 마찰력은 물체의 미끄러짐을 방해하는 힘이라 접촉면과 평행하게, 운동 방향과 반대 방향으로 작용하므로 보기 설명이 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 무거운 상자를 밀 때 처음 꿈쩍도 않던 상자를 움직이기 시작하는 순간에 가장 큰 힘이 들고, 일단 미끄러지기 시작한 뒤로는 더 적은 힘으로도 계속 밀리는 것을 겪는다.
  2. 甲은 물체가 미끄러지기 시작하는 순간의 마찰력을 마찰계수에 물체의 질량을 곱해 구하려다가, 실제로는 질량이 아니라 접촉면을 누르는 수직항력을 곱해야 값이 나온다는 사실을 뒤늦게 깨닫고 계산식을 고쳐 잡았다.
  3. 甲이 같은 바닥에서 짐을 더 무겁게 실을수록 바닥을 수직으로 누르는 힘이 커져 밀어내기가 점점 힘들어지는 것을 보고, 마찰력이 수직항력의 세기와 맞물려 커진다는 것을 안다.
  4. 甲이 얼음 위로 돌을 앞으로 밀어 보내면 마찰력은 바닥과 나란한 방향으로 돌이 나아가는 쪽과 정반대로 작용해, 돌의 미끄러짐을 서서히 늦추며 멈춰 세운다.

  미끄러질 때 걸리는 힘은 물체의 무게가 아니라 접촉면을 누르는 힘에 계수를 곱해 구하므로, 정답은 2번이다.

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• 41

  뉴턴(I. Newton)의 3가지 법칙과 관련이 없는 것은?

  1. 1. 외력이 가해지지 않으면, 정지하고 있는 물체는 계속 정지하려 한다.
  2. 2. 가속도는 물체에 가해진 힘에 비례한다.
  3. 3. 수직 점프를 할 때, 지면을 강하게 눌러야 높게 올라갈 수 있다.
  4. 4. 외력이 가해지지 않으면, 물체가 가진 각운동량은 변하지 않는다.

  🔍 보기별 해설

  1. 정지한 물체가 계속 정지하려는 것은 뉴턴의 관성의 법칙(제1법칙)과 관련이 있어 정답으로 인정되었다. 옳다.
  2. 가속도가 가해진 힘에 비례하는 것은 뉴턴의 가속도의 법칙(제2법칙)과 관련이 있어 정답으로 인정되었다. 옳다.
  3. 지면을 강하게 누른 만큼 반대로 밀려 올라가는 것은 뉴턴의 작용·반작용의 법칙(제3법칙)과 관련이 있어 정답으로 인정되었다. 옳다.
  4. 외력이 없으면 각운동량이 보존되는 것은 각운동량 보존으로, 뉴턴의 3가지 법칙과 직접 연결하기 어려워 원래 의도된 답에 가깝다. 정답으로 인정되었다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 달리던 버스가 갑자기 멈추자 몸이 앞으로 쏠리는 것을 느끼는데, 앞으로 움직이던 몸이 계속 그 상태를 이어 가려 하기 때문에 나타나는 현상이다. 이렇게 외력이 없으면 물체는 원래의 운동 상태를 스스로 지키려 한다.
  2. 甲이 정지한 카트를 살살 밀 때보다 힘껏 밀 때 카트가 훨씬 빠르게 속도를 높이는데, 물체가 얻는 가속도가 가해 준 힘의 크기에 비례해 함께 커지기 때문이다.
  3. 甲이 수직 점프를 하려고 두 발로 지면을 힘껏 내리누르면 그 힘만큼 지면이 甲의 몸을 위로 되밀어 주어 높이 솟구치는데, 미는 힘과 되받는 힘이 크기가 같고 방향만 반대이기 때문이다.
  4. 甲이 회전의자에 앉아 팔을 뻗었다 오므리며 스스로 도는 속도를 바꾸는 모습은 각운동량이 보존되는 예인데, 이는 회전에 관한 원리라서 직선 운동을 다루는 뉴턴의 세 가지 법칙과 곧바로 이어 붙이기는 어렵다.

  이 문항은 보기 전부가 정답으로 인정된 전항정답 문항이다. 각 보기가 왜 정답으로 인정되는지는 위 보기별 해설과 같다.

• 42

  〈보기〉에서 힘(force)에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은? ㄱ. 움직임을 일으키는 원인으로 에너지이다. ㄴ. 질량과 가속도의 곱으로 결정된다. ㄷ. 단위는 N(Newton)이다. ㄹ. 크기를 갖는 스칼라(scalar)이다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄷ, ㄹ

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 힘은 움직임을 일으키는 원인이지만, 물체의 운동 상태를 바꾸는 작용일 뿐 일을 할 수 있는 능력인 에너지와는 성격이 다른 물리량이다. 옳지 않다.
  2. 힘은 뉴턴 제2법칙에 따라 물체의 질량에 그 물체가 얻는 가속도를 곱한 값으로 정해지며, 같은 질량이라도 더 큰 힘을 받으면 더 큰 가속도가 생긴다. 옳다.
  3. 힘의 크기를 재는 국제단위는 뉴턴이며 기호로는 N을 쓴다. 이는 질량에 가속도를 곱한 양에 대응하는 단위다. 옳다.
  4. 힘은 크기뿐 아니라 어느 방향으로 작용하는지에 따라 그 효과가 달라지므로 크기와 방향을 함께 갖는 벡터다. 스칼라라 한 것은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 멈춰 있는 축구공을 발로 차서 굴러가게 만들 때 발이 준 것은 움직임을 일으키는 원인인 힘이지, 공이 지닌 일할 능력인 에너지 그 자체는 아니어서 둘은 서로 다른 물리량으로 구분된다.
  2. 甲이 무게가 일정한 썰매를 두 배 더 센 힘으로 끌면 썰매가 두 배 큰 가속도로 빨라지는데, 물체에 작용한 힘의 크기가 그 물체의 질량에 얻어지는 가속도를 곱한 값과 같기 때문이다.
  3. 甲이 똑같은 세기로 가벼운 탁구공과 무거운 볼링공을 각각 밀면 가벼운 공이 훨씬 크게 튀어 나가는데, 같은 힘이라도 질량이 작을수록 얻는 가속도가 크기 때문이다. 힘은 이렇게 질량과 가속도가 함께 얽혀 결정되는 양이다.
  4. 甲이 같은 세기로 수레를 밀더라도 앞으로 미느냐 옆으로 미느냐에 따라 수레가 나아가는 결과가 완전히 달라지는데, 힘은 크기뿐 아니라 방향까지 지녀야 그 작용이 온전히 정해지는 벡터이기 때문이다.

  힘은 질량과 가속도의 곱으로 정해지고 그 단위는 뉴턴(N)인데 힘 자체는 에너지가 아니고 스칼라가 아니라 벡터이므로, 정답은 3번이다.

• 43

  쇼트트랙 경기에서 원운동을 할 때 원심력과 구심력에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 원심력과 구심력은 크기가 같고, 방향이 반대이다.
  2. 2. 원심력은 원운동을 하는 선수의 질량과 관계가 없다.
  3. 3. 원심력을 극복하는 방법으로 반지름을 작게 하여 원운동을 한다.
  4. 4. 신체를 원운동 중심의 방향으로 기울이는 것은 접선속도를 크게 만들기 위함이다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 원심력과 구심력은 크기가 같고 방향이 서로 반대여서, 둘이 균형을 이루는 동안 물체가 원 궤도를 벗어나지 않고 돌 수 있다. 옳다(정답).
  2. 원심력의 크기는 질량에 비례(질량×속도²÷반지름)하므로 선수의 질량이 클수록 커진다. 따라서 원심력이 질량과 관계가 없다고 한 것은 옳지 않다.
  3. 원심력은 반지름에 반비례하여 반지름을 작게 하면 오히려 원심력이 더 커지므로, 이를 원심력을 극복하는 방법이라 한 것은 옳지 않다.
  4. 안쪽으로 몸을 기울이면 중심을 향한 구심력을 얻어 곡선을 돌 수 있으므로, 이는 구심력을 얻기 위함이지 접선속도를 크게 만들려는 것이 아니다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 쇼트트랙 곡선 구간을 돌 때 몸이 바깥으로 튕겨 나가려는 느낌과, 그것을 안쪽으로 붙잡아 도는 힘은 서로 크기가 같으면서 방향만 정반대라서, 둘이 균형을 이루는 동안 일정한 원을 그리며 미끄러진다.
  2. 甲이 몸무게가 더 나가는 선수와 함께 같은 곡선 구간을 같은 속도로 돌면, 무거운 선수일수록 바깥으로 쏠리는 힘을 더 크게 받는데, 원심력은 도는 물체의 질량이 클수록 커지기 때문이다.
  3. 甲이 곡선 구간을 더 바짝 붙어 작은 원을 그리며 돌수록 몸이 바깥으로 쏠리는 힘은 줄기는커녕 오히려 더 세게 느껴지는데, 반지름을 작게 할수록 원심력이 커지기 때문이다.
  4. 甲이 곡선을 돌 때 몸을 원 안쪽으로 기울이는 것은 속도를 더 내려는 것이 아니라, 몸을 안쪽으로 끌어당겨 원을 그리게 하는 구심력을 얻어 궤도를 유지하려는 것이다.

  원심력과 구심력은 크기가 같고 방향이 서로 반대여서 두 힘이 균형을 이루는 동안 원 궤도를 벗어나지 않으므로, 정답은 1번이다.

• 44

  선운동량 또는 충격량에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 선운동량은 질량과 속도를 더하여 결정되는 물리량이다.
  2. 2. 충격량은 충격력과 충돌이 가해진 시간의 곱으로 결정되는 물리량이다.
  3. 3. 시간에 따른 힘 그래프에서 접선의 기울기는 충격량을 의미한다.
  4. 4. 충격량이 선운동량으로 전환되기 위해서는 먼저 충격량이 토크로 전환되어야 한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 선운동량은 질량과 속도를 더한 것이 아니라 곱하여(질량×속도) 정해지는 물리량이므로, 질량과 속도를 더하여 결정된다고 한 설명은 옳지 않다.
  2. 충격량은 충격력과 그 힘이 작용한 시간을 곱한 물리량으로, 같은 충격량이라도 작용 시간을 늘리면 순간에 걸리는 힘이 작아진다. 옳다(정답).
  3. 힘-시간 그래프에서 충격량은 힘과 시간의 곱, 즉 그래프 아래의 넓이로 나타나며 접선의 기울기는 힘의 변화율일 뿐이다. 따라서 접선의 기울기가 충격량이라 한 것은 옳지 않다.
  4. 충격량은 그 자체가 선운동량의 변화량과 같아 곧바로 선운동량 변화로 이어지며, 회전에 관계된 토크로 먼저 전환될 필요가 없다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 무거운 트럭과 가벼운 자전거가 나란히 같은 속도로 달려올 때 트럭 쪽을 멈춰 세우기가 훨씬 벅차다는 데서, 선운동량이 질량과 속도를 곱해 정해지는 양이지 둘을 단순히 합한 값이 아님을 확인한다.
  2. 甲이 야구공을 받을 때 글러브를 뒤로 빼면서 받으면 손이 덜 아픈데, 공이 주는 충격량은 그대로여도 힘이 작용하는 시간을 길게 늘린 만큼 순간에 걸리는 충격력이 줄기 때문이다. 충격량은 이렇게 힘과 시간이 곱해진 값이다.
  3. 甲이 시간에 따라 힘이 어떻게 변했는지 그린 그래프에서 충격량을 구하려면, 곡선의 어느 한 점 기울기가 아니라 그래프와 시간축이 둘러싼 아래쪽 넓이 전체를 살펴야 한다.
  4. 甲이 정지한 공을 방망이로 때리면 방망이가 준 충격량이 곧바로 공의 선운동량 변화로 이어져 공이 튀어 나가며, 회전을 일으키는 토크를 거치는 과정 없이 직접 속도가 바뀐다.

  충격량은 충격력과 그 힘이 작용한 시간을 곱한 물리량이므로, 정답은 2번이다.

• 45

  운동학적(kinematic) 분석과 운동역학적(kinetic) 분석에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 일률, 속도, 힘은 운동역학적 분석요인이다.
  2. 2. 운동학적 분석은 움직임을 공간적·시간적으로 분석한다.
  3. 3. 근전도 분석, 지면반력 분석은 운동역학적 분석방법이다.
  4. 4. 신체중심점의 위치변화, 관절각의 변화는 운동학적 분석요인이다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 속도는 힘이 아니라 움직임의 형태를 보는 운동학적 분석요인이다. 속도까지 운동역학적 요인이라 한 것은 옳지 않다(정답).
  2. 운동학적 분석은 힘의 원인은 따지지 않고 움직임이 공간에서 어떻게 시간에 따라 나타나는지 그 형태만을 살핀다. 옳다.
  3. 근전도 분석과 지면반력 분석은 근육이 내는 힘과 지면이 미는 힘 등 힘을 다루므로 운동역학적(kinetic) 분석방법에 해당한다. 옳다.
  4. 신체중심점의 위치변화와 관절각의 변화는 힘이 아니라 움직임의 모양을 나타내는 값이므로 운동학적 분석요인에 해당한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 달리는 선수를 살필 때, 얼마나 빨리 움직였는지 보는 속도는 움직임의 모양을 재는 운동학적 요인이고, 발이 땅을 미는 힘은 운동역학적 요인이다. 속도까지 힘과 같은 묶음에 넣으면 두 분석의 성격을 뒤섞는 셈이다.
  2. 甲이 달리는 선수의 동작을 카메라로 찍어, 팔다리가 매 순간 어느 위치에 있고 시간이 지나며 어떻게 옮겨 가는지를 좇아 움직임의 모양을 살피는 방식이 바로 운동학적 분석이다.
  3. 甲이 선수의 발이 땅을 얼마나 세게 미는지 지면반력기로 재고 근육에서 나오는 전기 신호를 근전도로 잡아내는 것은, 겉모습이 아니라 힘 자체를 다루는 운동역학적 분석에 속한다.
  4. 甲이 점프 동작에서 몸 전체의 무게중심이 얼마나 오르내렸는지와 무릎 관절의 각이 얼마나 접혔다 펴졌는지를 기록하면, 이는 힘이 아니라 움직임의 형태를 나타내는 운동학적 요인을 살핀 것이다.

  속도는 힘이 아니라 움직임의 형태를 보는 운동학적 분석요인인데 이를 운동역학적 요인이라 했으므로, 정답은 1번이다.

• 46

  〈보기〉에서 물리량에 대한 설명으로 옳은 것만 고른 것은? ㄱ. 압력은 단위면적당 가해지는 힘이며 벡터이다. ㄴ. 일은 단위시간당 에너지의 변화율이며 벡터이다. ㄷ. 마찰력은 두 물체의 마찰로 발생하는 힘이며 스칼라이다. ㄹ. 토크는 회전을 일으키는 효과이며 벡터이다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄷ, ㄹ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 압력은 접촉면에 작용한 힘을 그 면적으로 나눈 값(단위면적당 힘)이므로 같은 힘이라도 면적이 좁을수록 커진다. 이 설명은 옳게 분류된다. 옳다.
  2. 단위시간당 에너지의 변화율은 일이 아니라 일률(파워)이며, 일은 힘과 이동거리를 곱한 값으로 방향 없이 크기만 갖는 스칼라다. 따라서 이 설명은 옳지 않다.
  3. 마찰력은 접촉면을 따라 특정 방향으로 작용하는 힘이므로 크기와 방향을 함께 갖는 벡터다. 이를 스칼라라 한 것은 옳지 않다.
  4. 토크는 회전을 일으키는 효과로, 얼마나 세게 어느 방향으로 돌리는지가 함께 정해지므로 크기와 방향을 갖는 벡터다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 같은 무게의 몸으로 뾰족한 굽 신발을 신으면 넓적한 운동화를 신을 때보다 바닥이 훨씬 깊게 눌리는데, 같은 힘이라도 닿는 면적이 좁을수록 단위면적에 가해지는 압력이 커지기 때문이다.
  2. 甲이 문을 열 때 손잡이 쪽 먼 곳을 밀면 쉽게 열리지만 경첩 가까이를 밀면 잘 열리지 않는데, 회전을 일으키는 토크는 힘의 크기뿐 아니라 어느 지점에서 어느 방향으로 미느냐에 따라 효과가 달라지는 벡터이기 때문이다.
  3. 甲이 상자를 바닥에서 밀 때 마찰력은 늘 甲이 미는 방향과 정반대로 상자를 붙잡는 쪽으로 작용하는데, 이렇게 작용하는 방향이 분명히 정해지므로 마찰력은 크기만 있는 스칼라가 아니라 벡터로 다룬다.
  4. 甲이 볼트를 조일 때 스패너의 긴 자루 끝을 잡고 돌리면 훨씬 수월하게 조여지는데, 회전을 일으키는 토크는 힘의 크기와 함께 그 힘이 어느 지점에서 어느 쪽으로 도는지까지 정해져야 그 효과가 온전히 나타나는 벡터이기 때문이다.

  압력은 단위면적당 힘이고 토크는 회전을 일으키는 벡터라는 설명은 맞지만 일은 스칼라이고 마찰력은 벡터이므로, 정답은 2번이다.

• 47

  〈보기〉에서 항력과 관련된 설명으로 옳은 것만 고른 것은? ㄱ. 육상의 원반 투사 시, 최적의 공격각(attack angle)은 (항력/양력)이 최대일 때의 각도이다. ㄴ. 야구에서 투구 시 공에 회전을 넣어 커브 구질을 만든다. ㄷ. 파도와 같이 물과 공기의 접촉면에서 형성된 난류에 의하여 발생하기도 한다. ㄹ. 날아가는 골프공의 단면적(유체의 흐름방향에 수직인 물체의 면적)에 비례한다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄷ, ㄹ

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 원반이 멀리 날려면 뜨는 힘인 양력은 크고 방해하는 항력은 작아야 하므로 최적 공격각은 양력/항력의 비가 최대일 때이다. 항력/양력이 최대일 때라 한 것은 옳지 않다.
  2. 공에 회전을 넣어 커브를 만드는 것은 양력을 이용한 마그누스 효과로, 항력과 관련된 설명이 아니므로 옳지 않다.
  3. 물과 공기의 접촉면에서 생기는 난류로 인한 저항은 물체의 진행을 방해하므로 항력의 한 형태에 해당한다. 따라서 항력 관련 설명으로 맞다. 옳다.
  4. 물체가 유체를 헤치고 나아갈 때 흐름을 가로막는 면이 넓을수록 저항이 커지므로, 항력은 흐름 방향에 수직인 단면적이 클수록 크게 작용한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 원반을 최대한 멀리 던지려고 던지는 각도를 조금씩 바꿔 보면, 원반을 떠받치는 양력이 앞을 가로막는 항력에 비해 가장 커지는 각도에서 가장 멀리 나아가므로, 항력을 양력으로 나눈 값이 커질 때를 최적 각으로 삼으면 방향을 거꾸로 잡은 셈이다.
  2. 甲이 야구공에 회전을 걸어 커브를 던지면 공이 휘어 나가는데, 이는 회전하는 공 주위의 공기 흐름이 만들어 낸 양력 때문에 생기는 마그누스 효과여서 흐름을 가로막는 항력과는 다른 원리로 일어난다.
  3. 甲이 물살을 가르며 헤엄칠 때 몸 뒤로 물과 공기가 만나는 자리에 소용돌이치는 난류가 생겨 앞으로 나아가는 것을 붙잡는데, 이렇게 접촉면의 난류가 만들어 내는 저항도 항력의 한 형태로 나타난다.
  4. 甲이 자전거를 탈 때 몸을 납작하게 숙이면 덜 힘든데, 바람을 정면으로 맞는 몸의 면적이 좁아진 만큼 앞을 가로막는 저항이 줄기 때문이다. 이렇게 항력은 흐름을 마주하는 단면적이 넓을수록 커진다.

  물과 공기 접촉면의 난류로 생기는 저항과 흐름에 수직인 단면적에 비례한다는 설명만 항력에 해당하므로, 정답은 4번이다.

• 48

  2차원 영상분석에서 배율법(multiplier method)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 동작이 수행되는 평면에 직교하게 카메라를 설치한다.
  2. 2. 분석대상이 운동평면에서 벗어나면 투시오차(perspective error)가 발생할 수 있다.
  3. 3. 체조의 공중회전(somersault)과 트위스트(twist)와 같은 운동 동작을 분석하는 데 주로 활용된다.
  4. 4. 기준자(reference ruler)는 영상평면에서의 분석대상 크기를 실제 운동평면에서의 크기로 조정하기 위해 사용된다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 배율법은 카메라를 동작이 이뤄지는 평면에 직교하게 놓아, 촬영면과 동작면이 나란해져 크기 왜곡 없이 담기도록 한다. 옳다.
  2. 분석대상이 운동평면에서 벗어나면 카메라와의 거리가 달라져 실제보다 크거나 작게 찍히므로 투시오차가 생길 수 있다. 옳다.
  3. 공중회전과 트위스트가 섞인 3차원 동작은 2차원 배율법으로 분석하기 어렵다. 주로 활용된다고 한 것은 옳지 않다(정답).
  4. 기준자는 실제 길이를 미리 알고 있는 물체로, 그 화면 속 길이와 견주어 배율을 정해 영상 속 크기를 실제 크기로 환산하는 데 쓰인다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 옆으로 스윙하는 동작을 정확히 재려고 카메라를 그 동작이 그려지는 평면과 정면으로 마주 보도록 직각으로 세워 두면, 화면에 담긴 크기가 실제 크기와 어긋나지 않게 촬영된다.
  2. 甲이 촬영면에 맞춰 세워 둔 카메라 앞에서 선수가 앞뒤로 위치를 벗어나 움직이면, 카메라와의 거리가 달라지는 바람에 같은 동작인데도 화면 속 크기가 실제와 다르게 잡혀 오차가 생긴다.
  3. 甲이 카메라 한 대로 옆에서만 촬영해 트위스트가 섞인 공중돌기를 분석하려 하면, 선수가 몸을 비틀며 촬영 평면 밖으로 움직이는 순간 실제 동작이 화면에서 일그러져 제대로 잡히지 않는다. 이런 입체 동작은 2차원 배율법으로 다루기 어렵다.
  4. 甲이 촬영장 바닥에 길이를 아는 막대를 함께 찍어 두었다가, 그 막대가 화면에서 차지한 길이와 실제 길이를 견주어 배율을 구하면 영상 속 선수의 크기를 실제 크기로 바꿔 계산할 수 있다.

  공중회전과 트위스트가 섞인 입체 동작은 2차원 배율법으로 분석하기 어려운데 이를 주로 활용된다고 했으므로, 정답은 3번이다.

• 49

  〈보기〉에서 각운동에 관한 설명으로 옳은 것만 고른 것은? ㄱ. 각속력은 벡터이고, 각속도(angular velocity)는 스칼라이다. ㄴ. 각속력(angular speed)은 시간당 각거리(angular distance)이다. ㄷ. 각가속도(angular acceleration)는 시간당 각속도의 변화량이다. ㄹ. 각거리는 물체의 처음과 마지막 각위치의 변화량이다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄷ, ㄹ

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 각속력은 크기만 갖는 스칼라이고 각속도(angular velocity)는 회전 방향까지 갖는 벡터인데, ㄱ은 이 둘을 서로 반대로 설명했으므로 옳지 않다.
  2. 각속력은 회전한 각의 총거리를 걸린 시간으로 나눈 크기 값으로, 방향은 따지지 않고 얼마나 빨리 돌았는지만 나타낸다. 옳다.
  3. 각가속도는 회전 속도가 시간이 지나는 동안 얼마나 달라졌는지를 뜻하며, 각속도의 변화를 걸린 시간으로 나누어 얻는다. 옳다.
  4. 처음과 마지막 각위치의 변화량은 방향을 지닌 각변위이며, 각거리는 회전한 각을 모두 합한 총량을 뜻하므로 둘을 같다고 한 것은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 회전 운동을 배우며 크기만 따지는 값과 방향까지 따지는 값을 구분해 보면, 얼마나 빨리 돌았는지 크기만 나타내는 각속력이 스칼라이고, 도는 방향까지 함께 지니는 각속도가 벡터여서 둘을 바꿔 부르면 성격이 뒤바뀐다.
  2. 甲이 빙글빙글 도는 팽이가 얼마나 빠른지 알아보려고 일정 시간 동안 쓸고 지나간 각의 총량을 그 시간으로 나눠 보면, 도는 방향은 접어 두고 회전의 빠르기만 크기로 알려 주는 값이 나오는데 이것이 각속력이다.
  3. 甲이 제자리에서 팽이처럼 돌기 시작해 점점 빠르게 회전할 때, 도는 속도가 시간이 지나며 얼마씩 빨라지는지가 각가속도이고, 반대로 한 바퀴 돈 각의 총량을 걸린 시간으로 나누면 각속력이 된다.
  4. 甲이 시계추가 한쪽 끝까지 갔다가 되돌아온 뒤 처음과 나중의 각도만 견주면 그 차이는 방향을 지닌 각변위일 뿐, 추가 오가며 실제로 쓸고 지나간 각을 모두 더한 각거리와는 값이 다르다.

  각속력은 시간당 각거리이고 각가속도는 시간당 각속도의 변화량이라는 설명은 맞지만 벡터·스칼라 구분과 각거리의 정의는 틀렸으므로, 정답은 3번이다.

• 50

  〈보기〉의 ㉠~㉣에 들어갈 내용이 바르게 제시된 것은? • ( ㉠ )가 커질수록 부력도 커진다. • ( ㉡ )가 올라갈수록 부력은 작아진다. • ( ㉢ )는 수중에서의 자세 변화에 따라 달라진다. • ( ㉣ )은 물에 잠긴 신체의 부피에 비례하여 수직으로 밀어 올리는 힘이다.

  1. 1. ㉠ 신체의 밀도, ㉡ 신체의 온도, ㉢ 무게중심의 위치, ㉣ 부력
  2. 2. ㉠ 유체의 밀도, ㉡ 신체의 온도, ㉢ 무게중심의 위치, ㉣ 항력
  3. 3. ㉠ 신체의 밀도, ㉡ 물의 온도, ㉢ 부력중심의 위치, ㉣ 항력
  4. 4. ㉠ 유체의 밀도, ㉡ 물의 온도, ㉢ 부력중심의 위치, ㉣ 부력

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ㉠을 신체의 밀도로 본 것이 틀렸다. 부력을 키우는 것은 유체의 밀도다. 옳지 않다.
  2. ㉡을 신체의 온도로 본 것이 틀렸다. 밀도에 영향을 주는 것은 물의 온도다. 옳지 않다.
  3. ㉠에 들어갈 값은 신체가 아니라 몸을 떠받치는 유체(물)의 밀도이므로, 첫 칸부터 어긋난 조합이라 나머지를 볼 것도 없다. 옳지 않다.
  4. ㉠ 유체의 밀도가 커질수록 부력이 커지고, ㉡ 물의 온도가 오르면 물의 밀도가 낮아져 부력이 작아지며, ㉢ 자세에 따라 달라지는 것은 부력중심의 위치, ㉣ 잠긴 부피와 관련된 것은 부력이다. 이대로인 ④가 정답이다. 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 같은 사람이 담수 수영장보다 밀도가 높은 바닷물에서 더 잘 뜨는 것을 떠올리면, 유체의 밀도가 커질수록 부력이 커지고 물 온도가 오르면 밀도가 낮아져 부력이 줄며 자세가 바뀌면 부력중심의 위치가 옮겨가는 흐름을 한눈에 이해할 수 있다.

  부력을 키우는 ㉠은 유체의 밀도, 낮추는 ㉡은 물의 온도, 자세 따라 옮기는 ㉢은 부력중심 위치, 잠긴 부피 몫인 ㉣은 부력이므로, 정답은 4번이다.

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  〈보기〉와 같이 조건을 (A)에서 (B)로 변경하였을 때, ㉠~㉢에 들어갈 내용으로 바르게 나열한 것은? (단, 각운동량 그리고 줄과 공의 질량은 변화가 없는 것으로 가정) (A) 회전축에서 공의 중심까지 거리: 2 m, 회전속도: 1회전/sec (B) 회전축에서 공까지의 거리를 1 m로 줄이면, 회전반경이 ( ㉠ )로 줄어들고 관성모멘트가 ( ㉡ )로 감소하기 때문에 공의 회전속도는 ( ㉢ )로 증가한다.

  1. 1. ㉠ 1/2, ㉡ 1/2, ㉢ 2회전/sec
  2. 2. ㉠ 1/2, ㉡ 1/4, ㉢ 2회전/sec
  3. 3. ㉠ 1/4, ㉡ 1/2, ㉢ 4회전/sec
  4. 4. ㉠ 1/2, ㉡ 1/4, ㉢ 4회전/sec

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 회전반경이 1/2로 줄면 관성모멘트는 반경의 제곱이라 1/4로 줄고, 각운동량 보존으로 회전속도는 4배가 되어 4회전/sec다. 이대로인 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 무엇이 그대로 유지되는지 잡는다
  2. 밖에서 돌리는 힘이 따로 안 걸리므로 각운동량은 변하지 않는다. 각운동량은 관성모멘트에 회전속도를 곱한 값이라, 한쪽이 작아지면 다른 쪽이 그만큼 커진다.
  3. → 각운동량 = 관성모멘트 × 회전속도 = 일정
  4. ↓
  5. ② 회전반경이 얼마로 줄었는지 구한다
  6. 2m에서 1m로 줄었다.
  7. → ㉠ 회전반경 = 1 ÷ 2 = 1/2
  8. ↓
  9. ③ 관성모멘트가 얼마로 줄었는지 구한다
  10. 관성모멘트는 반경의 제곱에 비례한다. 반경이 반으로 줄면 제곱이라 네 배로 작아진다.
  11. → ㉡ 관성모멘트 = (1/2) × (1/2) = 1/4
  12. ↓
  13. ④ 회전속도를 구한다
  14. 관성모멘트가 1/4로 줄었으니 각운동량이 그대로이려면 회전속도가 4배가 되어야 한다.
  15. → 회전속도 배수 = 1 ÷ (1/4) = 4배
  16. → ㉢ 회전속도 = 1 × 4 = 4회전/sec
  17. ↓
  18. ⑤ 몸으로 겪는 예로 새겨 둔다
  19. 피겨 선수가 팔을 몸에 붙이면 갑자기 빨리 도는 것이 같은 이치다. 반경을 줄이면 제곱으로 관성모멘트가 줄어 그만큼 속도가 붙는다.
  20. → 정답 = ㉠ 1/2, ㉡ 1/4, ㉢ 4회전/sec

  ㉠ 1/2, ㉡ 1/4, ㉢ 4회전/sec다.

• 52

  인체에 적용되는 지레(levers)의 원리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 1종 지레에서 축(받침점)은 힘점과 저항점(작용점) 사이에 위치하고 역학적 이점이 1보다 크거나 작을 수 있다.
  2. 2. 2종 지레는 저항점이 힘점과 축 사이에 위치하고 역학적 이점이 1보다 크다.
  3. 3. 3종 지레에서 힘점은 축과 저항점 사이에 위치하고 역학적 이점이 1보다 크다.
  4. 4. 지면에서 수직 방향으로 발뒤꿈치를 들고 서는 동작(calf raise)은 2종 지레이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 1종 지레는 받침점이 힘점과 저항점 사이에 있어 받침점 위치에 따라 힘팔과 저항팔의 길이 비가 달라지므로 역학적 이점이 1보다 클 수도 작을 수도 있다. 옳다.
  2. 2종 지레는 축에서 저항점까지보다 힘점까지의 거리가 더 멀어, 작은 힘으로 큰 저항을 이길 수 있으니 역학적 이점이 1을 넘는다. 옳다.
  3. 3종 지레는 힘점이 축과 저항점 사이에 있고 역학적 이점이 1보다 작다. 1보다 크다고 한 것은 옳지 않다(정답).
  4. 발뒤꿈치를 들고 서는 동작은 발끝이 받침점, 몸무게가 저항점, 종아리근이 힘점이 되어 저항점이 가운데 놓이는 2종 지레다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 시소의 한가운데 받침을 두고 양쪽에 앉으면 받침점이 힘점과 저항점 사이에 놓이는데, 이런 1종 지레는 받침점의 위치를 어느 쪽으로 옮기느냐에 따라 힘에서 이득을 볼 수도 손해를 볼 수도 있다.
  2. 甲이 아령을 든 채 팔꿈치를 굽히면 근육이 붙는 힘점이 팔꿈치 축과 손의 저항점 사이에 놓여, 힘팔이 저항팔보다 짧아 큰 힘을 써야 하는 3종 지레가 되므로 역학적 이점은 1보다 작아진다.
  3. 甲이 핀셋으로 작은 구슬을 집을 때 손가락으로 누르는 힘점이 받침점과 집게 끝 저항점 사이에 놓이는데, 힘팔이 저항팔보다 짧아 실제 무게보다 더 큰 힘을 들여야 하므로 역학적 이점은 1보다 작다.
  4. 甲이 발끝만 딛고 몸을 위로 밀어 올려 까치발 자세로 버티면, 지면과 맞닿은 앞꿈치가 회전의 받침이 되고 그 위 몸무게가 중간의 부하로, 종아리근이 뒤쪽에서 당기는 힘으로 나뉘어 부하가 한가운데 놓인 2종 지레 구조를 이룬다.

  힘점이 축과 저항점 사이에 있는 3종 지레는 역학적 이점이 1보다 작은데 이를 크다고 했으므로, 정답은 3번이다.

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  〈그림〉의 수직점프(vertical jump) 동작에 관한 운동역학적 특성을 바르게 설명한 것은? (단, 외력과 공기 저항은 작용하지 않는 것으로 가정) (A) 무게중심이 가장 낮은 지점, (B) 발 앞쪽 끝이 지면에서 떨어지기 직전, (C) 무게중심이 가장 높은 지점

  1. 1. (A)부터 (B)까지 한 일(work)은 위치에너지의 변화량과 같다.
  2. 2. (A)부터 (B)까지 넙다리네갈래근(대퇴사두근, quadriceps)은 신장성 수축(eccentric contraction)을 한다.
  3. 3. (B)부터 (C)까지 무게중심의 수직가속도는 증가한다.
  4. 4. (C) 지점에서 인체 무게중심의 수직속도는 0 m/sec이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. (A)부터 (B)까지 한 일은 위치에너지뿐 아니라 운동에너지 변화까지 포함하므로 위치에너지 변화량과 같다고 한 것은 옳지 않다.
  2. (A)부터 (B)까지 몸을 펴 올리는 동안 넙다리네갈래근은 길이가 짧아지는 단축성 수축을 한다. 신장성 수축이라 한 것은 옳지 않다.
  3. 발이 지면에서 떨어진 (B) 이후 공중에서는 중력만 작용하므로 수직가속도는 중력가속도로 일정하게 유지된다. 따라서 증가한다고 한 것은 옳지 않다.
  4. (C)는 무게중심이 가장 높은 지점으로 상승이 멈추고 하강으로 방향이 바뀌는 순간이라 수직속도가 순간적으로 0 m/sec가 된다. 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 낮게 쭈그렸다가 몸을 밀어 올려 발이 지면에서 떨어지기 직전까지 이르는 동안, 몸은 높이도 올라가지만 동시에 속도까지 붙으므로 그때 한 일에는 위치에너지의 변화뿐 아니라 운동에너지의 변화까지 함께 담겨 있다.
  2. 甲이 낮게 앉았다가 무릎을 펴며 몸을 위로 밀어 올리는 동안, 허벅지 앞쪽 넙다리네갈래근은 오히려 길이가 짧아지면서 힘을 내므로 근육이 늘어나며 버티는 신장성 수축이 아니라 단축성 수축을 한다.
  3. 甲이 발을 떼고 공중으로 솟아오른 뒤 최고점에 이르기까지는 몸에 오직 중력만 작용하므로, 위로 오르는 동안 수직가속도는 점점 커지는 것이 아니라 줄곧 같은 크기로 유지된다.
  4. 甲이 수직점프로 몸을 최고점까지 밀어 올리면, 올라가던 무게중심이 그 지점에서 잠시 멈췄다 다시 내려오기 시작하므로 순간적으로 수직속도가 0이 되는 전환점을 지나게 된다.

  무게중심이 가장 높은 지점에서는 상승이 멈추고 하강으로 바뀌는 순간이라 수직속도가 0이 되므로, 정답은 4번이다.

• 54

  회전운동에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 회전하는 물체의 점선속도는 각속도와 반지름의 곱으로 구한다.
  2. 2. 회전하는 물체의 각속도는 호의 길이를 소요시간으로 나누어 구한다.
  3. 3. 인체의 관성모멘트(moment of inertia)는 회전축의 방향에 따라 변한다.
  4. 4. 토크는 힘의 연장선이 물체의 중심에서 벗어난 지점에 작용할 때 발생한다.

  🔍 보기별 해설

  1. 회전체 위의 한 점은 축에서 멀수록 같은 각속도라도 더 긴 호를 돌기에, 그 점의 선속도는 각속도에 반지름을 곱한 값으로 정해진다. 옳다.
  2. 호의 길이를 소요시간으로 나눈 값은 각속도가 아니라 선속력이다. 각속도는 각변위를 시간으로 나눈 값이므로 옳지 않다(정답).
  3. 관성모멘트는 회전축의 방향이 아니라 질량 분포와 축까지의 거리에 따라 변한다는 점에서, 회전축의 방향에 따라 변한다고 한 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 힘의 작용선이 회전축(중심)을 곧장 지나면 돌림 효과가 없고, 축에서 벗어난 거리(모멘트팔)가 있을 때 비로소 토크가 생긴다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 돌아가는 회전판 위에서 축에 가까운 점과 가장자리 점을 견주면, 같은 시간에 같은 각을 돌아도 바깥쪽 점이 훨씬 긴 거리를 지나가는데, 이는 그 점의 선속도가 각속도에 축까지의 반지름을 곱한 값으로 정해지기 때문이다.
  2. 甲이 돌아가는 원판 위 한 점이 그린 호의 길이를 재어 시간으로 나누면 그 점이 얼마나 빨리 움직였는지를 뜻하는 선속력이 나올 뿐, 축을 기준으로 각이 얼마나 변했는지를 나타내는 각속도가 되지는 않는다.
  3. 甲이 같은 몸으로 팔을 몸에 바짝 붙였을 때와 옆으로 활짝 폈을 때 회전이 얼마나 잘 되는지 견주면, 관성모멘트는 회전축의 방향이 아니라 질량이 축에서 얼마나 멀리 퍼져 있는지에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다.
  4. 甲이 문을 밀 때 힘의 작용선이 경첩 축을 곧장 지나가면 문이 꿈쩍도 하지 않지만, 축에서 벗어난 자리를 밀면 그 벗어난 거리만큼 돌림 효과가 생겨 문이 열리므로 토크가 작용한 것이다.

  호의 길이를 시간으로 나눈 값은 각속도가 아니라 선속력이고 관성모멘트는 회전축 방향이 아니라 질량 분포에 따라 달라지므로, 정답은 2번과 3번이다.

• 55

  인체의 무게중심에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 무게중심은 인체 외부에 위치할 수 있다.
  2. 2. 무게중심의 위치는 안정성에 영향을 준다.
  3. 3. 무게중심은 토크의 합이 '0'인 지점이다.
  4. 4. 무게중심의 위치는 동작의 변화와 관계없이 일정하다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 몸을 U자로 깊이 굽히면 무게중심이 신체 안이 아니라 배 앞쪽 빈 공간에 놓일 수 있으므로, 인체 외부에 위치할 수 있다는 설명이 맞다. 옳다.
  2. 무게중심이 낮고 기저면 안쪽에 자리할수록 넘어지기 어려워지므로, 그 높낮이와 위치는 안정성을 좌우하는 요소가 된다. 옳다.
  3. 무게중심은 그 점을 기준으로 양쪽이 서로 돌리는 토크가 정확히 상쇄되어 합이 0이 되는 지점이므로, 몸이 어느 쪽으로도 기울지 않고 균형을 이룬다. 옳다.
  4. 팔다리를 움직여 자세가 바뀌면 몸의 질량 분포가 달라져 무게중심 위치도 함께 이동하므로, 동작의 변화와 관계없이 일정하다고 한 것은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 허리를 깊이 접어 발끝을 잡는 파이크 자세를 취하면, 몸 전체의 무게중심이 배 앞쪽 빈 공간으로 빠져나와 정작 신체 어느 부위에도 걸치지 않는 곳에 자리하게 된다.
  2. 甲이 씨름에서 무릎을 굽혀 무게중심을 낮추고 두 발 사이 안쪽에 두면, 높이 세운 자세로 맞설 때보다 상대가 밀어도 훨씬 넘어지지 않고 버틸 수 있다.
  3. 甲이 긴 막대를 손가락 하나로 받쳐 수평으로 균형을 잡으면, 받친 점을 기준으로 양쪽이 서로 돌리려는 힘이 똑같이 맞서 상쇄되는 자리가 바로 막대의 무게중심이 놓인 지점이다.
  4. 甲이 팔다리를 크게 휘두르며 자세를 바꾸면 몸 전체의 무게중심도 그때그때 위쪽이나 몸 밖으로 옮겨 가므로, 동작과 상관없이 한자리에 고정돼 있다고 볼 수는 없다.

  팔다리를 움직여 자세가 바뀌면 무게중심 위치도 함께 옮겨 가는데 이를 동작과 관계없이 일정하다고 했으므로, 정답은 4번이다.

• 56

  중력가속도의 개념에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 중력가속도의 크기는 9.8 m/sec²이다.
  2. 2. 중력가속도는 지구 중심방향으로 작용한다.
  3. 3. 인체의 무게는 질량과 중력가속도의 곱으로 산출한다.
  4. 4. 토스한 배구공이 상승하는 과정에서는 중력가속도의 영향을 받지 않는다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 중력가속도의 크기는 약 9.8 m/sec²로, 지구 표면에서 자유낙하하는 물체가 매초마다 그만큼씩 속도를 더해 간다는 뜻이다. 옳다.
  2. 지구가 물체를 끌어당기는 중력의 방향이 곧 지구 중심 쪽이므로, 그로 인해 생기는 가속도 역시 아래쪽 지구 중심을 향한다. 옳다.
  3. 무게란 물체가 중력에 의해 받는 힘이므로, 물체 고유의 양인 질량에 그 장소의 중력가속도를 곱한 크기로 산출된다. 옳다.
  4. 배구공이 올라가는 동안에도 중력가속도는 계속 작용해 속도를 줄인다. 영향을 받지 않는다고 한 것은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 손에 든 공을 가만히 놓으면 공이 떨어지면서 매 순간 속도가 붙는데, 지구 표면에서는 그 속도가 1초마다 약 9.8m/sec씩 일정하게 빨라지도록 중력가속도가 작용한다.
  2. 甲이 어느 방향으로 공을 던지든 공은 결국 아래로 휘어 떨어지는데, 지구가 물체를 제 중심 쪽으로 끌어당기는 탓에 그로 생기는 중력가속도 역시 늘 지구 중심을 향한 아래쪽으로 작용하기 때문이다.
  3. 甲이 같은 저울에 무거운 물체와 가벼운 물체를 차례로 올려 보면 질량이 큰 쪽이 더 큰 무게로 눈금을 누르는데, 무게란 물체의 질량에 중력가속도를 곱해 나타나는 힘이기 때문이다.
  4. 甲이 토스한 배구공이 위로 올라가는 동안에도 지구는 공을 계속 아래로 끌어당겨 속도를 조금씩 깎아내리다가 결국 최고점에서 멈추게 하므로, 상승하는 중이라 해서 중력가속도가 사라지는 것은 아니다.

  배구공이 위로 오르는 동안에도 중력가속도는 계속 작용해 속도를 줄이는데 이를 영향을 받지 않는다고 했으므로, 정답은 4번이다.

• 57

  인체의 근골격계에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 골격근의 수축은 관절에서 회전운동을 일으키지 못한다.
  2. 2. 인대(ligament)는 골격근을 뼈에 부착시키는 역할을 한다.
  3. 3. 작용근(주동근, agonist)은 의도한 운동을 발생시키는 근육이다.
  4. 4. 팔꿈치관절에서 굽힘근(굴근, flexor)의 수축은 관절의 각도를 커지게 한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 골격근은 뼈에 붙어 있어 수축하면 뼈를 당겨 관절을 축으로 회전운동(굽힘·폄)을 일으킨다. 따라서 회전운동을 일으키지 못한다고 한 것은 옳지 않다.
  2. 골격근을 뼈에 붙이는 것은 인대가 아니라 힘줄(건, tendon)이며, 인대(ligament)는 뼈와 뼈를 이어 관절을 안정시키는 조직이다. 따라서 옳지 않다.
  3. 작용근(주동근)은 의도한 움직임을 직접 만들어 내며 주된 힘을 내는 근육으로, 반대 방향으로 작용하는 길항근과 짝을 이뤄 동작을 이끈다. 옳다(정답).
  4. 팔꿈치의 굽힘근(굴근, flexor)이 수축하면 아래팔이 위팔 쪽으로 당겨져 관절 각도가 오히려 작아지므로, 각도를 커지게 한다고 한 것은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 팔꿈치의 근육에 힘을 주어 수축시키면 아래팔이 팔꿈치 관절을 축으로 접혀 올라오는데, 이렇게 골격근이 줄어들며 뼈를 당기면 관절을 중심으로 한 회전운동이 분명히 일어난다.
  2. 甲이 해부 그림에서 근육이 뼈에 이어지는 부분을 짚어 보면 그 자리를 잇는 것은 힘줄이고, 인대는 뼈와 뼈를 서로 붙들어 관절을 안정시키는 조직이어서 둘의 역할이 서로 다르다.
  3. 甲이 팔을 뻗어 공을 던지려는 순간, 뇌가 목표한 그 던지기 동작을 실제로 만들어 내며 주된 힘을 내는 근육이 바로 작용근(주동근)이고, 반대편에서 속도를 조절하는 근육과는 역할이 구분된다.
  4. 甲이 팔꿈치의 굽힘근에 힘을 주어 수축시키면 아래팔이 위팔 쪽으로 당겨지면서 두 뼈가 이루는 관절의 각도가 오히려 작아져 팔이 굽혀지므로, 각도가 커진다고 보면 실제 움직임과 어긋난다.

  머릿속으로 그린 동작을 실제로 빚어내는 데 앞장서서 주된 힘을 대는 근육을 가리키는 말은 작용근(주동근)이므로, 정답은 3번이다.

• 58

  기저면의 변화를 통해 안정성을 증가시킨 동작으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 산에서 내려오며 산악용 스틱을 사용하여 지면을 지지하기
  2. 2. 씨름에서 상대방이 옆으로 당기자 다리를 좌우로 벌리기
  3. 3. 평균대 외발서기 동작에서 양팔을 좌우로 벌리기
  4. 4. 스키점프 착지 동작에서 다리를 앞뒤로 교차하여 벌리기

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 산악용 스틱으로 지면을 짚으면 몸이 지면과 닿아 지지하는 점이 늘어 기저면이 넓어지므로 안정성을 높인 동작에 해당한다. 옳다.
  2. 다리를 좌우로 벌리면 바닥에 닿는 지지면이 그 방향으로 넓어져 기저면이 커지므로, 옆으로 당겨도 무게중심이 지지면을 벗어나기 어려워 안정성이 높아진다. 옳다.
  3. 양팔을 벌리는 것은 균형을 잡으려는 것일 뿐 발이 닿는 기저면을 넓히지는 않는다. 기저면 변화로 안정성을 높인 동작이 아니므로 옳지 않다(정답).
  4. 다리를 앞뒤로 교차해 벌리면 두 발이 이루는 지지 범위, 즉 기저면이 앞뒤로 넓어져 착지 시 안정성이 높아진다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 가파른 산을 내려오며 양손에 쥔 스틱으로 발 앞쪽 땅까지 함께 짚으면, 두 발만 딛던 때보다 몸을 받치는 면이 넓게 퍼져 발을 헛디뎌도 쉽게 넘어지지 않는다.
  2. 甲이 씨름판에서 상대가 옆으로 홱 당기자 두 다리를 좌우로 넓게 벌려 버티면, 바닥에 닿는 면이 당기는 방향으로 늘어나 무게중심이 그 안을 벗어나지 않아 끌려가지 않고 견딘다.
  3. 甲이 평균대 위에서 한 발로 서서 양팔을 좌우로 쭉 벌리더라도 바닥에 닿아 몸을 받치는 면은 여전히 한 발뿐이어서, 이는 기저면을 넓힌 것이 아니라 팔로 균형만 잡으려는 동작에 그친다.
  4. 甲이 스키점프를 마치고 내려앉을 때 한 발을 앞, 다른 발을 뒤로 엇갈려 벌리면 앞뒤 방향으로 지지면이 길어져, 착지 순간 앞으로 쏠리는 몸을 안정되게 받쳐 넘어지지 않는다.

  평균대에서 양팔을 벌려도 바닥에 닿는 발은 여전히 한 발뿐이라 기저면을 넓힌 것이 아닌데 이를 안정성을 높인 동작이라 했으므로, 정답은 3번이다.

• 59

  역학적 일(work)과 일률(power)의 개념을 바르게 설명한 것은?

  1. 1. 일의 단위는 watt 또는 joule/sec이다.
  2. 2. 일률은 힘과 속도의 곱으로 산출한다.
  3. 3. 일률은 이동한 거리를 고려하지 않는다.
  4. 4. 일은 가해진 힘의 크기에 반비례한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. watt와 joule/sec는 단위시간당 한 일을 뜻하는 일률의 단위이고, 일 자체의 단위는 힘과 거리의 곱인 joule이다. 따라서 옳지 않다.
  2. 일은 힘에 이동 거리를 곱한 값이고 일률은 그 일을 걸린 시간으로 나눈 값이므로, 거리를 시간으로 나누면 속도가 되어 결국 힘에 속도를 곱하는 식으로 바꿔 쓸 수 있다. 옳다(정답).
  3. 일률은 단위시간당 한 일이고 일 속에는 이동한 거리가 들어가므로 일률도 이동 거리를 고려한다. 따라서 이동 거리를 고려하지 않는다고 한 것은 옳지 않다.
  4. 일은 힘과 이동 거리의 곱이라 힘이 클수록 일도 함께 커지는 비례 관계이다. 따라서 일이 힘의 크기에 반비례한다고 한 것은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 단위를 헷갈려 watt나 joule/sec를 일의 단위로 적으면, 이는 단위 시간당 한 일을 나타내는 일률의 단위여서 일 자체를 재는 단위인 joule과는 서로 다른 것을 가리키게 된다.
  2. 甲이 단위 시간 동안 얼마나 많은 일을 해냈는지를 따지는 일률은, 그 순간 작용한 힘에 움직인 속도를 곱해 구할 수 있어 같은 일이라도 빠르게 힘을 낼수록 값이 커진다.
  3. 甲이 같은 물체를 같은 시간에 더 먼 거리까지 옮기면 그만큼 한 일이 늘어 일률도 커지는데, 일률은 단위 시간에 해낸 일을 따지고 그 일이 힘과 이동 거리로 정해지므로 거리를 빼놓고는 구할 수 없다.
  4. 甲이 같은 거리를 옮기면서 물체를 더 센 힘으로 밀면 그만큼 한 일이 늘어나는데, 일은 가한 힘에 이동 거리를 곱해 정해지므로 힘이 클수록 일도 함께 커진다.

  일률은 힘에 이동 거리를 곱한 일을 시간으로 나눈 값이라 결국 힘에 속도를 곱한 식으로 바꿔 쓸 수 있으므로, 정답은 2번이다.

• 60

  운동역학을 스포츠 현장에 적용한 사례로 적절하지 않은 것은?

  1. 1. 멀리뛰기에서 도약력 측정을 위한 지면반력 분석
  2. 2. 다이빙에서 각운동량 산출을 위한 3차원 영상분석
  3. 3. 축구에서 운동량 측정을 위한 웨어러블 센서(wearable sensor)의 활용
  4. 4. 경기장 적응을 위해 가상현실을 활용한 양궁 심상훈련 지원

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 지면반력 분석은 발이 지면을 미는 힘을 측정하는 방법이라 도약력이라는 힘을 다루므로 운동역학을 현장에 적용한 사례로 적절하다. 옳다.
  2. 3차원 영상분석으로 회전 상태를 나타내는 각운동량을 산출하는 것은 힘·운동량을 다루는 운동역학을 현장에 적용한 사례이므로 적절하다. 옳다.
  3. 몸에 부착한 웨어러블 센서가 선수의 속도와 운동량 같은 역학적 값을 재어 주므로, 이는 힘과 움직임을 다루는 운동역학의 적용 사례가 맞다. 옳다.
  4. 가상현실을 활용한 심상훈련 지원은 운동역학이 아니라 스포츠심리학의 영역이다. 운동역학 적용 사례로는 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 멀리뛰기 선수가 발판을 구를 때 발이 땅을 얼마나 세게 미는지를 지면반력기로 재어 도약력을 알아보면, 이는 몸에 작용하는 힘을 다루는 운동역학을 현장에 적용한 사례가 된다.
  2. 甲이 다이빙 선수가 공중에서 회전하는 동작을 여러 대의 카메라로 입체 촬영해 각운동량을 계산하면, 이는 회전에 관한 역학량을 다루는 운동역학을 현장에 적용한 사례에 해당한다.
  3. 甲이 축구 선수의 몸에 웨어러블 센서를 달아 경기 중 달린 속도와 운동량을 실시간으로 잡아내면, 이는 힘과 움직임을 수치로 다루는 운동역학을 현장에 적용한 사례가 된다.
  4. 甲이 양궁 선수에게 가상현실로 경기장 분위기를 미리 익히게 하고 마음속으로 동작을 그려 보게 돕는 심상훈련은, 몸에 작용하는 힘을 다루는 운동역학이 아니라 심리를 다루는 스포츠심리학에 속하는 지원이다.

  가상현실을 활용한 심상훈련 지원은 힘을 다루는 운동역학이 아니라 스포츠심리학의 영역이므로, 정답은 4번이다.

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• 61

  운동역학(sports biomechanics)의 내용으로 적절한 것은?

  1. 1. ① 스포츠 현상을 사회학적 연구 이론과 방법으로 설명하는 학문이다.
  2. 2. ② 운동에 의한 생리적·기능적 변화를 기술하고 설명하는 학문이다.
  3. 3. ③ 스포츠 수행에 영향을 주는 심리적 요인을 설명하는 학문이다.
  4. 4. ④ 스포츠 상황에서 인체에 발생하는 힘과 그 효과를 설명하는 학문이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 사회 구조·관계 등 사회학적 이론과 방법으로 스포츠 현상을 설명하는 것은 스포츠사회학의 영역이며, 힘과 운동을 다루는 운동역학과는 다르다. 옳지 않다.
  2. 운동에 따른 몸의 생리적·기능적 변화를 기술·설명하는 것은 운동생리학의 영역이며, 힘과 운동을 다루는 운동역학과는 다르다. 옳지 않다.
  3. 스포츠 수행에 영향을 주는 심리적 요인을 설명하는 것은 스포츠심리학의 영역이며, 힘과 운동을 다루는 운동역학과는 다르다. 옳지 않다.
  4. 몸에 작용하는 힘과 그로 인한 움직임의 효과를 연구하는 분야가 바로 운동역학이다. 보기가 이를 바르게 설명해 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 스포츠가 사회에서 어떤 의미를 지니고 사람들의 관계나 문화에 어떻게 얽히는지를 사회학의 이론과 방법으로 파고들면, 이는 인체에 걸리는 힘을 다루는 분야가 아니라 스포츠사회학에 속하는 연구가 된다.
  2. 甲이 달리기를 오래 했을 때 심장과 근육에 어떤 생리적·기능적 변화가 나타나는지를 기술하고 설명하면, 이는 힘의 작용을 다루는 분야가 아니라 몸의 기능 변화를 살피는 운동생리학에 속하는 연구가 된다.
  3. 甲이 중요한 경기를 앞둔 선수의 긴장과 집중이 경기력에 어떻게 영향을 주는지 심리적 요인을 파고들면, 이는 힘과 움직임을 다루는 분야가 아니라 마음의 작용을 살피는 스포츠심리학에 속하는 연구가 된다.
  4. 甲은 높이뛰기 선수 乙의 발이 땅을 밀 때 생기는 힘의 크기와 방향을 센서로 재고, 그 힘이 乙의 몸을 얼마나 높이 띄우는지를 따져 보았다. 이렇게 몸에 걸리는 힘과 그 결과로 나타나는 움직임을 다루는 것이 바로 이 분야다.

  스포츠 상황에서 인체에 걸리는 힘과 그 효과를 다루는 학문은 운동역학이므로, 정답은 4번이다.

• 62

  근육의 신장(원심)성 수축(eccentric contraction)이 아닌 것은?

  1. 1. ① 스쿼트의 다리를 굽히는 동작에서 큰볼기근(대둔근, gluteus maximus)의 수축
  2. 2. ② 팔굽혀펴기의 팔을 펴는 동작에서 위팔세갈래근(상완삼두근, triceps brachii)의 수축
  3. 3. ③ 턱걸이의 팔을 펴는 동작에서 넓은등근(광배근, latissimus dorsi)의 수축
  4. 4. ④ 윗몸일으키기의 뒤로 몸통을 펴는 동작에서 배곧은근(복직근, rectus abdominis)의 수축

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 스쿼트로 앉으며 내려갈 때 큰볼기근은 몸을 버티며 힘을 내는 동시에 길이가 늘어나므로 신장(원심)성 수축에 해당한다. 옳다.
  2. 팔굽혀펴기로 팔을 펼 때 위팔세갈래근은 짧아지며 힘을 내는 단축성 수축이므로 신장성이 아니라 정답이다. 옳지 않다(정답).
  3. 턱걸이에서 몸을 내리며 팔을 펼 때 넓은등근은 몸을 버티며 힘을 내는 동시에 길이가 늘어나므로 신장(원심)성 수축에 해당한다. 옳다.
  4. 윗몸일으키기에서 뒤로 누우며 몸통을 펼 때 배곧은근은 상체를 버티며 힘을 내는 동시에 길이가 늘어나므로 신장(원심)성 수축에 해당한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 스쿼트로 몸을 천천히 내려 다리를 굽히는 동안, 엉덩이의 큰볼기근은 무게를 버티느라 힘을 내면서도 길이는 오히려 늘어나므로 신장성 수축을 한다.
  2. 甲이 팔굽혀펴기로 몸을 밀어 올리며 팔을 쭉 펼 때, 위팔세갈래근은 오히려 길이가 짧아지면서 힘을 내는 단축성 수축을 하므로 근육이 늘어나며 버티는 신장성 수축과는 정반대가 된다.
  3. 甲이 실내 클라이밍짐에서 손잡이를 잡고 몸을 아래로 내려서며 팔꿈치 각도를 넓혀 갈 때, 어깨와 등을 잇는 넓은등근은 추락을 막으려 애쓰는 동안 오히려 섬유 길이가 길어지는 신장성 수축으로 작동했다.
  4. 甲이 윗몸일으키기에서 세운 상체를 뒤로 천천히 내려놓는 국면에서, 배곧은근은 상체가 급히 넘어가지 않게 제동을 걸며 힘을 쓰는데도 근섬유 길이는 짧아지지 않고 도리어 늘어나는 신장성 수축으로 작동한다.

  팔굽혀펴기로 팔을 펼 때 위팔세갈래근은 길이가 짧아지며 힘을 내는 단축성 수축을 하므로, 정답은 2번이다.

• 63

  단위 시간당 이동한 변위(displacement)를 나타내는 벡터량은?

  1. 1. ① 속도(velocity)
  2. 2. ② 거리(distance)
  3. 3. ③ 가속도(acceleration)
  4. 4. ④ 각속도(angular velocity)

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 단위 시간당 변위를 나타내는 벡터량은 속도이며, 변위가 방향을 지니므로 그것을 시간으로 나눈 속도 역시 크기와 방향을 함께 갖는 벡터가 된다. 옳다(정답).
  2. 거리는 실제 지나온 경로의 길이로 크기만 있는 스칼라량이라 방향을 지니지 않으므로, 방향을 갖는 벡터인 변위와는 다르다. 옳지 않다.
  3. 가속도는 단위 시간당 변위가 아니라 속도가 얼마나 변했는지를 나타내는 양이므로, 변위의 변화율인 속도와는 가리키는 대상이 다르다. 옳지 않다.
  4. 각속도는 단위 시간당 직선 변위가 아니라 회전한 각의 변화, 곧 각변위를 나타내는 양이므로 변위를 다루는 속도와는 다르다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 운동장을 한 바퀴 돌아 출발점으로 돌아왔을 때, 甲이 실제로 지나온 총 경로의 길이는 크기만 있는 거리이고, 시작점에서 끝점까지의 방향과 크기를 함께 가진 위치 변화가 변위이며, 이 변위를 걸린 시간으로 나눈 것이 방향을 갖는 벡터량인 속도가 된다.
  2. 甲이 집에서 학교까지 이리저리 굽은 길을 따라 걸어가면, 몸이 실제로 지나온 경로 전체의 길이인 거리는 방향 없이 크기만 지닌 값이어서, 방향을 함께 나타내는 변위와는 성격이 다른 양이 된다.
  3. 甲이 출발한 자동차의 속도계 바늘이 시간이 지나며 점점 올라가는 것을 보면, 가속도는 위치가 얼마나 옮겨졌는지가 아니라 속도가 매 순간 얼마나 달라졌는지를 나타내는 양임을 알 수 있다.
  4. 甲이 제자리에서 팽이처럼 돌 때 몸이 시간에 따라 얼마만큼의 각을 돌았는지를 재면, 각속도는 직선으로 옮겨 간 위치의 변화가 아니라 회전한 각의 변화를 시간으로 나눈 양임을 알 수 있다.

  단위 시간당 변위를 나타내는 벡터량은 방향과 크기를 함께 지닌 속도이므로, 정답은 1번이다.

• 64

  지면반력기(force plate)를 통해 얻을 수 있는 변인이 아닌 것은?

  1. 1. ① 걷기 동작에서 디딤발에 가해지는 힘의 방향
  2. 2. ② 외발서기 동작에서 디딤발 압력중심(center of pressure)의 이동거리
  3. 3. ③ 서전트 점프 동작에서 발로 지면에 힘을 가한 시간
  4. 4. ④ 달리기 동작의 체공기(non-supporting phase)에서 발에 작용하는 힘의 크기

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 지면반력기는 발이 판을 누르는 힘을 앞뒤·좌우·상하 방향으로 나누어 재므로 디딤발에 가해지는 힘의 방향을 얻을 수 있다. 옳다.
  2. 지면반력기는 발바닥이 판을 누르는 힘이 한데 모이는 압력중심의 위치가 시간에 따라 어떻게 옮겨 가는지를 추적하므로 그 이동거리를 얻을 수 있다. 옳다.
  3. 지면반력기는 발이 지면을 딛고 있는 구간의 힘 변화를 시간 축을 따라 기록하는 장비이므로, 점프를 위해 무릎을 굽혔다가 뛰어오르기까지 지면을 지지하는 구간의 길이를 알아낼 수 있다. 옳다.
  4. 체공기(non-supporting phase)에는 발이 지면에서 떨어져 있어 지면과 주고받는 힘 자체가 없으므로 지면반력기로 측정할 수 없다. 따라서 이 변인은 얻을 수 없어 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 지면반력기 위에서 걸음을 내디디면, 발이 판을 어느 쪽으로 얼마나 세게 미는지가 앞뒤와 좌우, 위아래 방향으로 나뉘어 기록되므로 디딤발에 걸린 힘의 방향을 읽어 낼 수 있다.
  2. 甲이 지면반력기 위에서 한 발로 서서 균형을 잡는 동안, 발바닥이 판을 누르는 힘이 모이는 지점이 이리저리 흔들리며 옮겨 가는데, 그 지점이 지나온 거리가 기록으로 남아 압력중심의 이동거리를 얻을 수 있다.
  3. 甲이 지면반력기 위에서 서전트 점프를 하려고 발로 판을 누르기 시작한 순간부터 발이 떨어지는 순간까지를 재면, 발이 바닥을 미는 데 걸린 시간이 그대로 기록되므로 힘을 가한 시간을 얻을 수 있다.
  4. 甲이 달리기를 하며 지면반력기 위를 지날 때, 발이 바닥을 딛고 있는 순간에는 힘의 방향과 크기, 압력중심의 이동이 모두 기록되지만, 두 발이 모두 허공에 떠 있는 체공기에는 발이 판을 누르지 않아 어떤 힘 값도 남지 않는다.

  발이 지면에서 떨어져 있는 체공기에는 지면과 주고받는 힘 자체가 없어 지면반력기로 잴 수 없으므로, 정답은 4번이다.

• 65

  인체의 시상(전후)면(sagittal plane)에서 수행되는 움직임이 아닌 것은?

  1. 1. ① 인체의 수직축(종축)을 중심으로 회전하는 피겨스케이팅 선수의 몸통분절 움직임
  2. 2. ② 페달링하는 사이클 선수의 무릎관절 굴곡/신전 움직임
  3. 3. ③ 100m 달리기를 하는 육상 선수의 발목관절 저측/배측굴곡 움직임
  4. 4. ④ 앞구르기를 하는 체조 선수의 몸통분절 움직임

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 수직축을 중심으로 한 회전은 수평면(횡단면)에서 일어나는 움직임이므로 시상면이 아니라 정답이다. 옳지 않다(정답).
  2. 무릎관절이 접혔다 펴지는 굴곡·신전은 몸을 좌우로 나누는 시상면 위에서 앞뒤로 이뤄지는 움직임이므로 시상면 운동에 해당한다. 옳다.
  3. 발목관절이 발끝을 내리고 드는 저측·배측굴곡도 몸을 좌우로 나누는 시상면 위에서 앞뒤로 이뤄지는 움직임이다. 옳다.
  4. 앞구르기로 몸을 앞으로 둥글게 마는 몸통의 회전도 몸을 좌우로 나누는 시상면 위에서 이뤄지는 움직임이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 피겨스케이팅에서 몸을 곧게 세운 채 수직축을 중심으로 팽이처럼 빙글빙글 도는 스핀을 할 때, 이 회전은 몸을 앞뒤로 가르는 시상면이 아니라 지면과 나란한 수평면 위에서 일어나는 움직임에 해당한다.
  2. 甲이 자전거 페달을 밟느라 무릎을 접었다 펴기를 되풀이하면, 그 움직임은 몸을 좌우로 갈라 앞뒤를 나누는 시상면 위에서 일어나는 굴곡과 신전에 해당한다.
  3. 甲이 힘껏 내달리며 발끝을 쭉 내려 지면을 밀고 곧이어 발등을 정강이 쪽으로 당겨 올리기를 되풀이할 때, 발목에서 일어나는 저측굴곡과 배측굴곡은 몸을 좌우로 가르는 시상면을 따라 앞뒤 방향으로 이뤄진다.
  4. 甲이 체조 매트 위에서 머리를 숙이고 등을 둥글게 말아 앞으로 데구루루 넘어가는 앞구르기를 할 때, 몸통이 그리는 그 회전은 몸을 좌우로 나누는 시상면 위에서 앞쪽으로 굴러 가며 펼쳐진다.

  수직축을 중심으로 도는 피겨스케이팅 회전은 시상면이 아니라 수평면에서 일어나는 움직임이므로, 정답은 1번이다.

• 66

  〈보기〉에서 복합운동(general motion)에 해당하는 것을 모두 고른 것은? ㉠ 커브볼로 던져진 야구공의 움직임 ㉡ 페달링하면서 직선구간을 질주하는 사이클 선수의 대퇴(넙다리) 분절 움직임 ㉢ 공중회전하면서 낙하하는 다이빙 선수의 몸통 움직임

  1. 1. ① ㉠
  2. 2. ② ㉠, ㉢
  3. 3. ③ ㉡, ㉢
  4. 4. ④ ㉠, ㉡, ㉢

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ㉠ 커브볼은 회전하며 날아가므로 병진과 회전이 함께 일어나는 복합운동이다. 옳다.
  2. ㉡ 직선 질주 중 페달링하는 대퇴 분절은 병진과 회전이 함께 일어나는 복합운동이다. 옳다.
  3. ㉢ 공중회전하며 낙하하는 몸통은 병진과 회전이 함께 일어나는 복합운동이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 던진 커브볼은 홈플레이트를 향해 앞으로 나아가는 병진운동을 하면서 동시에 공 자체가 빙글빙글 도는 회전운동도 함께 하므로, 두 움직임이 겹쳐 나타나는 복합운동의 대표적인 예가 된다.

  커브볼, 페달링하는 대퇴 분절, 공중회전하며 낙하하는 몸통 모두 병진과 회전이 함께 일어나는 복합운동이므로, 정답은 4번이다.

• 67

  인체 무게중심에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 공기저항은 무시함)

  1. 1. ① 무게중심은 항상 신체 내부에 위치한다.
  2. 2. ② 체조 선수는 공중회전하는 동안 무게중심을 지나는 축을 중심으로 회전하게 된다.
  3. 3. ③ 지면에 선 상태에서 팔을 위로 올리면 무게중심은 아래로 이동한다.
  4. 4. ④ 서전트 점프 이지(take-off) 후, 공중에서 팔을 위로 올리면 무게중심은 위로 이동한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 몸을 U자 모양으로 크게 굽히면 무게중심이 몸 바깥의 빈 공간에 놓일 수도 있으므로, 무게중심이 항상 신체 내부에 위치한다는 설명은 옳지 않다.
  2. 공중에 뜬 상태에서는 몸을 돌릴 외부 회전축이 없어 선수는 자신의 무게중심을 지나는 축을 중심으로 회전하게 되므로 설명이 맞다. 옳다(정답).
  3. 팔을 위로 올리면 몸의 질량 일부가 위쪽으로 옮겨가 무게중심은 위로 이동한다. 따라서 아래로 이동한다는 설명은 옳지 않다.
  4. 공중에서는 외력이 없어 전체 무게중심의 궤적이 바뀌지 않으므로, 팔을 올린다고 무게중심이 위로 이동한다는 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 허리를 깊이 젖혀 배면뛰기로 바를 넘을 때 몸이 활처럼 휘면서 무게중심이 등 아래 빈 공간으로 빠져나가므로, 무게중심이 언제나 신체 안에만 있다고 볼 수는 없다.
  2. 甲이 마루운동에서 공중회전을 할 때, 공중에 떠 있는 동안에는 몸을 붙잡아 줄 외부의 받침점이 없기 때문에 甲은 자신의 무게중심을 지나는 축을 회전축으로 삼아 팔다리를 접었다 펴며 돌게 된다.
  3. 甲이 땅에 선 채 두 팔을 머리 위로 쭉 뻗어 올리면 그만큼 몸의 질량이 위쪽으로 옮겨 가 무게중심도 함께 위로 올라가므로, 팔을 올렸는데 무게중심이 아래로 내려간다고 보면 실제와 반대가 된다.
  4. 甲이 서전트 점프로 발을 뗀 뒤 공중에서 팔을 위로 올리더라도, 몸에 새로 힘을 더해 줄 받침이 없어 전체 무게중심이 그리는 궤적은 그대로여서 무게중심이 더 위로 올라가지는 않는다.

  허공에서는 몸을 붙잡아 돌려 줄 바깥의 받침점이 없어 제 몸의 무게가 쏠린 한 점을 축 삼아 스스로 돌게 되므로, 정답은 2번이다.

• 68

  농구 자유투에서 투사된 농구공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 공기저항은 무시함)

  1. 1. ① 농구공 질량중심의 수직속도는 일정하다.
  2. 2. ② 최고점에서 농구공 질량중심의 수평속도는 0m/s가 된다.
  3. 3. ③ 최고점에서 농구공 질량중심은 수평방향으로 등속도 운동을 한다.
  4. 4. ④ 최고점에서 농구공 질량중심은 수직방향으로 등속도 운동을 한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 수직속도는 중력이 계속 작용해 올라갈 때는 점점 줄고 내려올 때는 다시 늘어나므로, 일정하다는 설명은 옳지 않다.
  2. 공기저항이 없으면 수평방향으로는 작용하는 힘이 없어 처음 수평속도가 최고점에서도 그대로 유지되므로, 0이 된다는 설명은 옳지 않다.
  3. 공기저항을 무시하면 수평방향으로는 작용하는 힘이 없어 속도가 변하지 않으므로 최고점에서 질량중심은 수평방향으로 등속도 운동을 한다. 옳다(정답).
  4. 수직방향으로는 항상 중력이 작용해 속도가 일정하게 변하는 등가속도 운동을 하므로, 최고점에서 수직방향이 등속도라는 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 자유투로 던진 농구공이 위로 오르는 동안에는 중력이 속도를 깎아 점점 느려지고, 최고점을 지나 내려올 때는 다시 빨라지므로 공의 수직속도는 한 값에 머물지 않고 줄곧 변한다.
  2. 甲이 던진 농구공은 공기저항이 없다고 보면 옆으로 미는 힘도 막는 힘도 없어, 가장 높이 올라간 순간에도 처음 지녔던 수평속도를 그대로 지닌 채 옆으로 나아가므로 수평속도가 0이 되지는 않는다.
  3. 甲이 자유투로 던진 농구공은 공기저항이 없다고 보면 수평방향으로는 미는 힘도 막는 힘도 없어, 올라갈 때나 최고점을 지날 때나 늘 같은 빠르기로 옆으로 나아가는 등속도 운동을 이어간다.
  4. 甲이 던진 농구공은 위아래 방향으로는 늘 중력을 받아 속도가 매 순간 달라지므로, 최고점을 지나는 순간에도 수직방향으로는 같은 빠르기를 유지하는 등속도가 아니라 중력에 이끌린 등가속도 운동을 한다.

  공기저항이 없으면 수평방향에는 작용하는 힘이 없어 최고점에서도 수평속도가 그대로 유지되는 등속도 운동을 하므로, 정답은 3번이다.

• 69

  〈그림〉과 같이 공이 지면(수평 고정면)에 충돌하는 상황에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, 공의 충돌 전 수평속도 및 수직속도는 같음)

  1. 1. ① 충돌 후, 무회전에 비해 백스핀된 공의 수평속도가 크다.
  2. 2. ② 충돌 후, 무회전에 비해 톱스핀된 공의 수직속도가 크다.
  3. 3. ③ 충돌 후, 무회전에 비해 톱스핀된 공의 반사각이 크다.
  4. 4. ④ 충돌 후, 무회전된 공과 백스핀된 공의 리바운드 높이는 같다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 백스핀은 지면과의 마찰이 공의 진행을 막는 쪽으로 작용해 수평속도를 줄이므로, 무회전에 비해 백스핀된 공의 수평속도가 크다는 설명은 옳지 않다.
  2. 공의 회전은 수직 반발(리바운드 높이)을 바꾸지 않으므로, 톱스핀의 수직속도가 더 크다는 설명은 옳지 않다.
  3. 톱스핀은 지면 마찰이 공을 앞으로 밀어 수평속도를 키우므로 튄 공이 더 낮게 깔려 반사각이 오히려 작아진다. 따라서 반사각이 크다는 설명은 옳지 않다.
  4. 리바운드 높이는 수직방향의 반발 정도로 정해지고 회전의 영향을 받지 않으므로, 무회전 공과 백스핀 공의 리바운드 높이가 같다는 설명은 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 뒤로 회전을 준 백스핀 공을 바닥에 부딪히게 하면, 바닥과의 마찰이 공의 진행을 붙잡아 앞으로 나아가는 수평속도를 오히려 줄이므로, 무회전 공보다 수평속도가 더 크다고 보면 실제와 어긋난다.
  2. 甲이 앞으로 회전을 준 톱스핀 공을 바닥에 튕겨 보아도 위로 되튀는 정도는 수직방향의 반발에만 달려 회전과는 무관하므로, 톱스핀을 주었다고 수직속도가 더 커지지는 않는다.
  3. 甲이 톱스핀 공을 바닥에 부딪히게 하면 회전이 공의 수평속도를 오히려 늘려 공이 더 낮고 길게 깔려 나가므로, 튀어 오르는 반사각은 커지는 것이 아니라 도리어 작아진다.
  4. 甲이 무회전으로 떨어뜨린 공과 뒤로 회전을 준 백스핀 공을 같은 조건으로 바닥에 부딪히게 하면, 튀어오르는 높이는 수직방향으로 되튀는 정도에 의해서만 정해지고 회전은 여기에 영향을 주지 않으므로 두 공이 같은 높이로 튀어오른다.

  공이 튀어 오르는 높이는 수직방향의 반발 정도로만 정해지고 회전의 영향을 받지 않아 두 공의 리바운드 높이가 같으므로, 정답은 4번이다.

• 70

  〈그림〉에서 달리기 선수의 질량은 60kg이며 오른발 착지 시 무게중심의 수평속도는 2m/s이다. A와 B의 면적이 각각 80N·s와 20N·s일 때, 오른발 이지(take-off) 순간 무게중심의 수평속도는?

  1. 1. ① 3m/s
  2. 2. ② 4m/s
  3. 3. ③ 5m/s
  4. 4. ④ 6m/s

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 계산 결과 이지 순간 무게중심의 수평속도는 3m/s이므로 ①이 정답이다.

  🧮 풀이

  1. ① 그림의 두 면적이 무엇인지 읽는다
  2. 지면반력 곡선에서 면적은 힘에 시간을 곱한 값, 곧 충격량이다. A는 몸을 앞으로 밀어 주는 몫이고 B는 뒤로 잡아채는 몫이라 방향이 반대다.
  3. → 추진 충격량 = 80 N·s
  4. → 제동 충격량 = 20 N·s
  5. ↓
  6. ② 알짜 충격량을 구한다
  7. 방향이 반대이므로 더하지 말고 뺀다.
  8. → 알짜 충격량 = 80 − 20 = 60 N·s
  9. ↓
  10. ③ 속도가 얼마나 바뀌는지 구한다
  11. 충격량은 운동량이 바뀐 크기와 같다. 질량으로 나누면 속도 변화가 나온다.
  12. → 속도 변화 = 60 ÷ 60 = 1 m/s
  13. ↓
  14. ④ 착지 때 속도에 얹는다
  15. 착지 순간 2m/s였고 발이 땅에 닿아 있는 동안 1m/s가 더 붙는다.
  16. → 이지 순간 수평속도 = 2 + 1 = 3 m/s
  17. ↓
  18. ⑤ 두 면적을 더하면 어떻게 되는지 본다
  19. 80과 20을 더해 100으로 잡으면 속도 변화가 1.67이 되어 3.67m/s가 나온다. 제동은 속도를 깎는 쪽이라 반드시 빼야 한다.
  20. → 더하면 = (80 + 20) ÷ 60 = 1.67 m/s

  이지 순간 무게중심의 수평속도는 3m/s이다.

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• 71

  〈보기〉의 ㉠, ㉡에 들어갈 용어가 바르게 연결한 것은? 농구선수는 양손 체스트패스 캐치 동작에서 공을 몸쪽으로 당겨 받는다. 그 과정에서 공을 받는 ( ㉠ )은 늘리고 ( ㉡ )은 줄일 수 있다.

  1. 1. ① 시간 - 충격력(impact force)
  2. 2. ② 충격력 - 시간
  3. 3. ③ 충격량(impulse) - 시간
  4. 4. ④ 충격력 - 충격량

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 공을 몸쪽으로 당겨 받으면 힘이 작용하는 시간을 늘려 정해진 충격량을 길게 나누어 받게 되고, 그 결과 순간에 몸이 받는 힘이 줄어들므로 시간을 늘리고 힘을 줄인다는 짝이 맞다. 옳다(정답).
  2. 충격량이 정해진 상황에서 시간을 줄이면 오히려 순간에 받는 힘이 커지므로, 늘리는 대상과 줄이는 대상이 서로 반대로 짝지어져 옳지 않다.
  3. 몸쪽으로 당겨 받아도 운동량 변화로 정해지는 충격량 자체는 달라지지 않으므로, 이를 늘어나는 값으로 본 연결은 옳지 않다.
  4. ㉠을 힘으로, ㉡을 충격량으로 짚어 늘려야 할 시간과 줄여야 할 힘을 모두 놓쳤으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. ㉠ 시간 → 공을 몸쪽으로 당겨 힘이 작용하는 시간을 늘리는 것㉡ 충격력 → 시간을 늘리면 줄어드는, 순간에 받는 힘

  공을 몸쪽으로 당겨 받으면 힘이 작용하는 시간이 늘어나고 그만큼 순간에 받는 충격력은 줄어드므로, 정답은 1번이다.

• 72

  역학적 일(work)을 하지 않은 것은?

  1. 1. ① 역도 선수가 바닥에 있던 100kg의 바벨을 1m 높이로 들어 올렸다.
  2. 2. ② 레슬링 선수가 상대방을 굴려서 1m 옆으로 이동시켰다.
  3. 3. ③ 체조 선수가 철봉에 매달려 10초 동안 정지해 있었다.
  4. 4. ④ 육상 선수가 달려서 100m를 이동했다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 바벨을 1m 들어 올린 것은 중력을 이기는 힘을 주어 물체를 힘 방향으로 이동시켰으므로 역학적 일을 한 것이다. 옳다.
  2. 상대를 옆으로 1m 밀어 이동시킨 것은 힘을 주어 물체를 그 힘의 방향으로 움직였으므로 역학적 일을 한 것이다. 옳다.
  3. 철봉에 매달려 정지해 있으면 힘은 쓰지만 몸이 움직인 거리(변위)가 없어 역학적 일은 0이므로 일을 하지 않은 경우이다. 옳지 않다(정답).
  4. 달려서 100m를 이동한 것은 몸을 앞으로 미는 힘을 주어 그 방향으로 이동시켰으므로 역학적 일을 한 것이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 바닥에 있던 무거운 바벨을 힘껏 밀어 머리 위 높이까지 들어 올리면, 힘을 준 방향으로 물체가 실제로 옮겨 갔으므로 힘과 이동 거리의 곱으로 정해지는 역학적 일을 한 셈이 된다.
  2. 甲이 레슬링에서 상대를 붙잡아 힘을 주어 옆으로 1m 굴려 이동시키면, 가한 힘의 방향으로 상대의 몸이 실제로 옮겨 갔으므로 힘과 변위의 곱인 역학적 일을 한 것이 된다.
  3. 甲이 철봉에 매달려 10초 동안 꼼짝 않고 정지해 있으면, 甲의 몸에는 힘이 작용하지만 몸이 위아래로 이동한 변위가 전혀 없기 때문에 힘과 변위의 곱으로 정해지는 역학적 일의 값은 0이 된다.
  4. 甲이 출발선에서 힘차게 땅을 차며 달려 100m 앞까지 몸을 옮기면, 발이 준 힘의 방향으로 몸이 실제로 나아갔으므로 힘과 이동 거리의 곱으로 정해지는 역학적 일을 한 것이 된다.

  철봉에 매달려 가만히 있으면 힘은 작용해도 몸이 움직인 변위가 없어 역학적 일의 값은 0이므로, 정답은 3번이다.

• 73

  마그누스 효과(Magnus effect)에 관한 내용이 아닌 것은?

  1. 1. ① 레인에서 회전하는 볼링공의 경로가 휘어지는 현상
  2. 2. ② 커브볼로 투구된 야구공의 경로가 휘어지는 현상
  3. 3. ③ 사이드스핀이 가해진 탁구공의 경로가 휘어지는 현상
  4. 4. ④ 회전(탑스핀)이 걸린 테니스공이 아래로 빠르게 떨어지는 현상

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 볼링공이 휘어지는 것은 레인의 마찰과 공의 회전 때문이며 공기 흐름에 의한 마그누스 효과가 아니므로 정답이다. 옳지 않다(정답).
  2. 커브볼이 휘어지는 것은 회전하는 공의 양쪽에 생긴 공기 압력 차이가 공을 한쪽으로 밀어붙이는 마그누스 효과이다. 옳다.
  3. 사이드스핀이 걸린 탁구공은 회전으로 공 주위 공기 흐름에 압력 차가 생겨 경로가 휘므로 마그누스 효과에 해당한다. 옳다.
  4. 톱스핀이 걸린 테니스공은 회전으로 위아래 공기 흐름에 압력 차가 생겨 아래로 눌리는 힘을 받아 빠르게 떨어지므로 마그누스 효과에 해당한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 굴린 볼링공이 레인 위에서 휘어지는 것은 공을 감싸고 흐르는 공기의 압력 차이 때문이 아니라, 회전하는 공과 레인 바닥 사이의 마찰이 진행 방향을 틀어 놓기 때문이어서 마그누스 효과와는 원인이 다르다.
  2. 甲이 야구공에 회전을 걸어 커브를 던지면, 회전하는 공의 한쪽은 공기 흐름이 빨라지고 반대쪽은 느려져 생긴 압력 차이가 공을 옆으로 밀어붙이므로 공의 경로가 휘어져 나간다.
  3. 甲이 탁구공에 옆으로 도는 사이드스핀을 걸어 넘기면, 회전하는 공 둘레의 공기 압력이 좌우로 달라지면서 공을 한쪽으로 밀어 경로가 휘어지므로 이 또한 마그누스 효과에 해당한다.
  4. 甲이 테니스공에 앞으로 도는 톱스핀을 걸어 치면, 회전으로 공 위아래의 공기 압력이 달라져 공을 아래로 눌러 주므로 공이 평소보다 빠르게 떨어지는데 이 역시 마그누스 효과로 나타난다.

  볼링공이 휘는 것은 공기 압력 차가 아니라 레인 바닥과의 마찰 때문이라 마그누스 효과가 아니므로, 정답은 1번이다.

• 74

  스키점프 동작의 역학적 에너지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 공기저항은 무시함)

  1. 1. ① 운동에너지는 지면 착지 직전에 가장 크다.
  2. 2. ② 위치에너지는 수직 최고점에서 가장 크다.
  3. 3. ③ 운동에너지는 스키점프대 이륙 직후부터 지면 착지 직전까지 동일하다.
  4. 4. ④ 역학적 에너지는 스키점프대 이륙 직후부터 지면 착지 직전까지 보존된다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 낙하하며 높이가 낮아질수록 위치에너지가 운동에너지로 바뀌어 착지 직전에 속도가 가장 빨라지므로, 그 순간 운동에너지가 가장 크다. 옳다.
  2. 위치에너지는 기준면으로부터의 높이에 비례하므로 높이가 가장 높은 수직 최고점에서 가장 크다. 보기 설명이 맞아 옳다.
  3. 운동에너지는 높이와 속도에 따라 계속 변하므로 이륙부터 착지까지 동일하다는 설명은 옳지 않아 정답이다. 옳지 않다(정답).
  4. 공기저항을 무시하면 위치에너지와 운동에너지가 서로 옮겨 가더라도 그 둘을 합한 역학적 에너지는 줄지 않고 일정하게 보존된다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 스키점프대에서 뛰어내려 아래로 떨어질수록 높이가 낮아진 만큼 속도가 붙어 착지 바로 직전에 가장 빠르게 날아가므로, 그 순간 몸이 지닌 운동에너지가 가장 커진다.
  2. 甲이 스키점프로 솟구쳐 가장 높은 지점에 이르면 지면에서의 높이가 그 순간 가장 크므로, 높이에 따라 정해지는 위치에너지도 바로 그 최고점에서 가장 커진다.
  3. 甲이 스키점프대에서 이륙한 뒤 낙하하는 동안 높이가 낮아질수록 위치에너지가 운동에너지로 바뀌어 甲의 속도가 점점 빨라지므로, 운동에너지는 이륙 직후부터 착지 직전까지 계속 커지며 결코 같은 값으로 유지되지 않는다.
  4. 甲이 스키점프대를 떠나 날아가는 동안 높이가 줄며 위치에너지가 운동에너지로 옮겨 가더라도, 공기저항이 없다고 보면 둘을 합한 역학적 에너지의 총량은 착지 직전까지 줄지 않고 그대로 유지된다.

  운동에너지는 높이와 속도에 따라 이륙부터 착지까지 계속 달라지는데 이를 동일하다고 했으므로, 정답은 3번이다.

• 75

  〈보기〉의 그림에 제시된 덤벨 컬(dumbbell curl) 운동에서 팔꿈치관절 각도(θ)와 팔꿈치관절에 발생되는 회전력(torque)의 관계를 옳게 나타낸 그래프는? (단, 덤벨 컬 운동은 등각속도 운동임)

  1. 1. ①
  2. 2. ②
  3. 3. ③
  4. 4. ④

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 덤벨 컬에서 팔꿈치에 걸리는 회전력은 각도에 따라 중력 저항의 작용 정도가 바뀌며 달라지는데, ①은 각도가 커질수록 회전력이 계속 증가하기만 하는 형태라 실제 변화 양상과 맞지 않다. 옳지 않다.
  2. ② 팔이 수평인 0°에서 모멘트팔이 가장 길어 회전력이 최대이고, 팔이 수직에 가까운 90°로 갈수록 모멘트팔이 짧아져 회전력이 0으로 줄어드는 그래프이므로 맞다. 옳다(정답).
  3. 덤벨 컬의 회전력은 팔꿈치 각도에 따라 변하는데, ③은 각도와 무관하게 회전력이 일정한 형태라 실제 변화 양상과 맞지 않다. 옳지 않다.
  4. ④는 중간 각도에서 회전력이 최대가 되었다가 다시 줄어드는 포물선 형태인데, 이는 실제 덤벨 컬의 각도-회전력 관계와 맞지 않다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 덤벨 컬에서 팔을 세워 팔꿈치 각도가 커질수록 회전력이 함께 커지는 그래프를 고르려 하지만, 실제로는 팔이 수평일 때 회전력이 가장 크고 세울수록 줄어들어 각도와 함께 커지는 형태와는 정반대로 나타난다.
  2. 甲이 덤벨 컬을 할 때, 팔뚝이 지면과 나란한 0°에서는 덤벨의 무게가 팔꿈치축에서 가장 먼 곳에 걸려 모멘트팔이 길어 회전력이 가장 크고, 팔을 세워 90°에 가까워질수록 모멘트팔이 짧아져 회전력이 0을 향해 줄어든다.
  3. 甲이 덤벨 컬 내내 팔꿈치에 걸리는 회전력이 각도와 상관없이 늘 같은 값이라 여기지만, 실제로는 팔이 수평인 0°에서 가장 크고 팔을 세울수록 점점 줄어들어 회전력은 각도에 따라 뚜렷이 달라진다.
  4. 甲이 덤벨 컬에서 팔꿈치가 중간쯤 굽었을 때 회전력이 가장 크다고 보는 포물선 그래프를 떠올리지만, 실제로는 팔이 수평인 처음에 회전력이 가장 크고 세울수록 계속 줄어들어 중간에서 정점을 이루지는 않는다.

  팔이 수평인 0도에서 모멘트팔이 가장 길어 회전력이 최대이고 팔을 세울수록 회전력이 0으로 줄어드는 그래프이므로, 정답은 2번이다.

• 76

  인체 지레에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 1. ① 지레에서 저항팔이 힘팔보다 긴 경우에는 힘에 있어서 이득이 있다.
  2. 2. ② 1종지레는 저항점이 받침점과 힘점 사이에 있는 형태로, 팔굽혀펴기 동작이 이에 속한다.
  3. 3. ③ 2종지레는 받침점이 힘점과 저항점 사이에 있는 형태로, 힘에 있어서 이득이 있다.
  4. 4. ④ 3종지레는 힘점이 받침점과 저항점 사이에 있는 형태로, 운동의 범위와 속도에 있어서 이득이 있다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 역학적 이점은 힘팔을 저항팔로 나눈 값이라 저항팔이 힘팔보다 길면 그 값이 1보다 작아 힘에서 손해를 본다. 따라서 힘에 이득이 있다는 설명은 옳지 않다.
  2. 1종 지레는 저항점이 아니라 받침점이 힘점과 저항점 사이에 있는 형태이며 팔굽혀펴기는 이에 해당하지 않으므로, 이 설명은 옳지 않다.
  3. 2종 지레는 받침점이 아니라 저항점이 힘점과 받침점 사이에 있는 형태인데, 이 보기는 받침점이 가운데 있다고 했으므로 옳지 않다.
  4. 3종 지레는 힘점이 받침점과 저항점 사이에 있어 힘에서는 손해지만 저항점이 크게·빠르게 움직여 운동 범위와 속도에서 이득을 보므로 맞다. 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 지레로 무거운 돌을 들 때 힘을 주는 쪽 팔이 돌이 걸린 저항 쪽 팔보다 짧으면, 짧은 힘팔로 긴 저항팔을 이겨야 해 오히려 더 큰 힘이 들므로 힘에서 이득을 본다고 보면 실제와 반대가 된다.
  2. 甲이 1종 지레를 떠올릴 때 저항점이 한가운데 놓인다고 보지만, 1종 지레는 받침점이 힘점과 저항점 사이 가운데에 있는 형태여서 그 자리에 놓이는 것은 저항점이 아니라 받침점이다.
  3. 甲이 2종 지레라면 받침점이 힘점과 저항점 한복판에 놓인다고 잘못 짚지만, 실제 2종 지레에서는 부하가 걸리는 저항점이 한가운데 자리하고 받침점은 지레 끝으로 물러나므로, 이 설명은 두 요소의 위치를 뒤바꿔 놓았다.
  4. 甲이 손에 아령을 들고 팔을 굽힐 때, 팔꿈치 관절이 받침점이 되고 손의 아령이 저항점이 되며 그 사이 아래팔에 붙은 이두근이 힘점으로 작용한다. 힘점이 가운데 있어 큰 힘이 들지만 손은 빠르고 넓게 움직인다.

  힘점이 받침점과 저항점 사이에 있는 3종 지레는 힘에서는 손해지만 저항점이 크고 빠르게 움직여 운동 범위와 속도에서 이득을 보므로, 정답은 4번이다.

• 77

  〈보기〉의 ㉠~㉣에 들어갈 내용을 바르게 연결한 것은? 다이빙 선수의 공중회전 동작에서는 다이빙 플랫폼 이지(take-off) 직후에 다리와 팔을 회전축 가까이 위치시켜 관성모멘트를 ( ㉠ )시킴으로써 각속도를 ( ㉡ )시켜야 한다. 입수 동작에서는 팔과 다리를 최대한 펴서 관성모멘트를 ( ㉢ )시킴으로써 각속도를 ( ㉣ )시켜야 한다.

  1. 1. ① 증가 - 감소 - 증가 - 감소
  2. 2. ② 감소 - 증가 - 증가 - 감소
  3. 3. ③ 감소 - 감소 - 증가 - 증가
  4. 4. ④ 증가 - 증가 - 감소 - 감소

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 회전축 가까이 팔다리를 모으면 관성모멘트가 줄어 각속도가 커지는데, ㉠을 증가·㉡을 감소로 본 것은 방향이 반대여서 옳지 않다.
  2. ㉠은 감소, ㉡은 증가, ㉢은 증가, ㉣은 감소이므로 ②가 정답이다. 옳다(정답).
  3. 각운동량은 보존되므로 관성모멘트가 줄면 각속도는 커져야 하는데, ㉡과 ㉣의 각속도를 실제와 반대로 연결해 옳지 않다.
  4. 입수 전 팔다리를 모을 때 관성모멘트는 늘지 않고 줄어야 하므로, ㉠과 ㉢을 모두 반대로 연결한 이 보기는 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 다이빙 선수 甲이 플랫폼을 박차고 오른 뒤 팔다리를 몸 쪽으로 바짝 모으면 관성모멘트가 줄어(㉠ 감소) 회전이 빨라진다(㉡ 각속도 증가).입수할 때 甲이 팔다리를 쭉 펴면 관성모멘트가 커져(㉢ 증가) 회전이 느려진다(㉣ 각속도 감소). 각운동량이 보존되기 때문이다.

  이지 직후 팔다리를 회전축 가까이 모으면 관성모멘트가 줄고 각속도는 커지며, 입수 전 팔다리를 펴면 관성모멘트가 늘고 각속도는 줄어드므로, 정답은 2번이다.

• 78

  30m/s의 수평투사속도로 야구공을 던질 때, 야구공의 체공시간이 2초라면 투사거리는? (단, 공기저항은 무시함)

  1. 1. ① 15m
  2. 2. ② 30m
  3. 3. ③ 60m
  4. 4. ④ 90m

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 계산 결과 투사거리는 60m이므로 ③이 정답이다.

  🧮 풀이

  1. ① 수평 방향에 무엇이 걸리는지 본다
  2. 공기저항을 무시하면 날아가는 동안 옆으로 잡아채는 힘이 없다. 중력은 아래로만 당기므로 수평속도는 처음 그대로 유지된다.
  3. → 수평속도 = 30 m/s 로 일정
  4. ↓
  5. ② 얼마나 오래 날았는지 확인한다
  6. 공중에 머문 시간이 곧 수평으로 나아간 시간이다.
  7. → 체공시간 = 2초
  8. ↓
  9. ③ 곱한다
  10. 속도가 일정하니 거리는 속도에 시간을 곱한 것이다.
  11. → 투사거리 = 30 × 2 = 60 m
  12. ↓
  13. ④ 중력이 왜 안 들어가는지 새겨 둔다
  14. 중력은 공을 아래로 떨어뜨려 체공시간을 정할 뿐, 수평으로 얼마나 가느냐에는 직접 끼어들지 않는다. 그 몫은 이미 2초 안에 담겨 있다.
  15. → 중력이 정하는 것 = 체공시간

  야구공의 투사거리는 60m이다.

• 79

  일률(power)의 단위가 아닌 것은?

  1. 1. ① N·m/s
  2. 2. ② kg·m/s²
  3. 3. ③ Joule/s
  4. 4. ④ Watt

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. N·m은 힘과 거리의 곱인 일의 단위이고 이를 시간(s)으로 나눈 N·m/s는 단위시간당 일, 즉 일률의 단위이다. 옳다.
  2. kg·m/s²은 질량과 가속도의 곱으로 힘(N)을 나타내는 단위이지 일률의 단위가 아니므로, 일률의 단위가 아닌 것에 해당한다. 옳지 않다(정답).
  3. Joule은 일의 단위이고 이를 시간(s)으로 나눈 Joule/s는 단위시간당 한 일, 즉 일률(watt)의 단위이다. 옳다.
  4. Watt는 일을 시간으로 나눈 일률을 직접 나타내는 국제 단위이므로 문제에서 찾는 일률의 단위가 맞다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 N·m/s라는 단위를 뜯어보면 힘에 거리를 곱한 일(N·m)을 다시 시간으로 나눈 꼴이어서, 단위 시간에 해낸 일을 나타내는 일률의 단위에 해당함을 알 수 있다.
  2. 甲이 단위만 보고 일률을 찾을 때, kg·m/s²은 질량에 가속도를 곱한 힘(N)의 단위여서 시간으로 나눈 흔적이 없다. 일률은 반드시 일을 시간으로 나눈 형태라야 하므로 甲은 이 단위를 일률에서 제외한다.
  3. 甲이 Joule/s라는 표기를 뜯어보면 에너지나 일을 재는 줄이 분자에, 흐른 시간을 재는 초가 분모에 놓여 있어, 1초마다 처리한 일의 양 곧 일률을 가리키는 단위임을 짚어 낸다.
  4. 甲이 Watt라는 단위를 떠올리면 이는 1초 동안 1줄의 일을 해낸 정도를 나타내려고 만든 것이어서, 단위 시간당 한 일인 일률을 직접 가리키는 국제 단위에 해당한다.

  kg·m/s²은 질량과 가속도의 곱인 힘의 단위이지 일을 시간으로 나눈 일률의 단위가 아니므로, 정답은 2번이다.

• 80

  〈보기〉의 ㉠~㉢에 들어갈 내용을 바르게 연결한 것은? 신체의 정적 안정성을 높이기 위해서는 기저면(base of support)을 ( ㉠ ), 무게중심을 ( ㉡ ), 수직 무게중심선을 기저면의 중앙과 ( ㉢ ) 위치시키는 것이 효과적이다.

  1. 1. ① 좁히고 - 높이고 - 가깝게
  2. 2. ② 좁히고 - 높이고 - 멀게
  3. 3. ③ 넓히고 - 낮추고 - 가깝게
  4. 4. ④ 넓히고 - 낮추고 - 멀게

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 정적 안정성을 높이려면 기저면은 넓혀야 지지 범위가 커지는데 ㉠을 좁히고로 본 것이 틀렸으므로, 이 연결은 옳지 않다.
  2. 기저면을 좁히고 무게중심을 높이며 무게중심선을 중앙에서 멀리 두면 오히려 넘어지기 쉬워지므로, 안정성을 높이는 방향과는 정반대여서 옳지 않다.
  3. 정적 안정성을 높이려면 기저면을 넓히고(㉠), 무게중심을 낮추며(㉡), 수직 무게중심선을 기저면 중앙과 가깝게(㉢) 둔다. 이대로인 ③이 정답이다. 옳다(정답).
  4. 정적 안정성을 높이려면 무게중심선을 기저면 중앙에 가깝게 두어야 하는데 ㉢을 멀게로 본 것이 틀렸으므로, 이 연결은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 안정성을 높이려고 두 발을 오히려 좁게 모으고 무게중심을 높이 세우면, 지지면이 줄고 중심이 높아져 작은 흔들림에도 쉽게 넘어지므로 기저면을 좁히는 것은 안정성을 오히려 떨어뜨린다.
  2. 甲이 기저면을 좁히고 무게중심을 높인 채 무게중심선마저 발 중앙에서 멀리 치우치게 두면, 세 가지가 모두 몸을 불안정하게 만드는 쪽으로 작용해 조금만 밀려도 균형을 잃고 쓰러지게 된다.
  3. 甲이 씨름 경기에서 상대의 밀기를 견디려고 두 발을 넓게 벌려 기저면을 키우고 무릎을 굽혀 무게중심을 낮춘 뒤, 몸의 무게중심선을 두 발 사이 중앙에 두면 좀처럼 넘어지지 않는다.
  4. 甲이 두 발을 넓게 벌리고 무게중심을 낮게 낮추고도 몸의 무게중심선을 발 사이 중앙에서 한쪽으로 멀찍이 치우치게 두면, 그 방향으로 무게가 쏠려 오히려 넘어지기 쉬우므로 무게중심선은 중앙에서 멀리가 아니라 가깝게 두어야 안정된다.

  정적 안정성을 높이려면 기저면을 넓히고 무게중심을 낮추며 무게중심선을 기저면 중앙에 가깝게 두어야 하므로, 정답은 3번이다.