동역학 해석 (Half Pipe Inline Skate)

소개글

동역학 해석 (Half Pipe Inline Skate)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

❑ Extreme sports - Half Pipe Inline Skate
❍ 선정 이유
❍ Inline Skate의 분류
❑ Half Pipe Course, Jump
❑ Half Pipe Course
❑ 강체 동역학을 이용한 운동분석

본문내용

회전해야 한다.
○ 가정 : 착지할 때 바퀴는 동시에 트랙에 닿게 된다.
○ 가정 : 트랙에 닿을 때 바퀴가 지지하는 선수의 질량은 모두 같다.
○ 가정 : 곡선트랙에 닿더라도 바퀴와 지면과의 각도는 75degree로 일정하다.
○ 가정 : 선수가 내려올 때 가속도는 로 전환된다.
,
이고
이된다. 이때 미끄러지지 않으려면 최대 정지마찰력은
이 되어야만 한다. 이 때의 운동마찰계수가 이 되는데 0.3733이면 선수가 넘어질 확률은 작아지겠지만 Half Pipe의 특징이 운동에너지 -> 위치에너지 -> 운동에너지 -> 위치에너지…로 계속적으로 전환하면서 묘기를 펼치기 때문에 운동마찰계수가 0.3733이 되면 충분한 연기를 할 수 없을 정도의 마찰계수가 된다. 선수는 인라인 스케이트가 비록 미끄러지더라도 마찰력을 높이기 위해 마찰계수를 높이는 인라인 스케이트를 신을 수 없다.
● Half pipe경기를 할 때는 높이 올라가 묘기를 펼치기 위해 마찰력을 최소
화 하는 경로로 이동하는 것이 중요하다.
위에서 본 Half Pipe
○ 가정 : 하강, 상승 시 곡선의 변화가 급격하므로 곡선주로에서의 마찰력은 무시
할 만 하다.
○ 가정 : 직선 주로를 기준으로 보았을 때 로 정한다.
○ 가정 : 운동마찰력을 0.15으로 정한다.
는
주 로
계산과정
-
이동거리(m)
4
4.06
4.26
4.62
5.22
로 결정되며 마찰력에 의해 손실 되는 일을 계산 하면
, 일 때를 예로 들면
주 로
계산과정
손실일(kJ)
4.04
4.10
4.30
4.67
5.27
선수가 최고 높이로 올라가 연기하기 위해선 A지점에서 B지점으로 이동하는 것이 바람직하며 C, D, E, F지점으로 이동 시 마찰력에 의한 일 손실로 인해 높이 오르지 못하게 된다.
● Half pipe경기를 할 때는 높은 점수를 얻기 위해 상당히 고난이도의 묘기
를 펼쳐야 한다.
선수의 몸을 하나의 강체로
○ 가정 : 선수가 Half pipe에서 점프하여 연직 4m까지 상승한다. 0.5m상승 시부터 자신의 몸을 회전한다.
상승할 때의 속도를 알 수 없지만 4m를 상승하므로 최고 높이까지 올라갔을 때부터 3.5m 하강할 때의 속도를 계산하면 상승할 때의 속도를 알 수 있다. 최고 높이 기준으로 보면 최고점에서의 거리는 3.5m이고 아래 식으로 속도를 계산 할 수 있다.
○ 가정 : 선수를 하나의 강체로 본다. 선수가 점프하여 회전할 때 선수의 회전하는 몸을 원으로 본다.예를 들어 선수의 키가 1.8m이고 몸을 모두 뻗어(손을 뻗지 않고) 회전 한다면 회전 반경 r=0.9m이다.
○ 가정 : 선수를 점프하여 최고점으로 나아갈 때 속도가 감소하지만 점프 이후 0.5m 그러니까 속도가 8.29m/s일때로 고정하여 생각한다
(선수가 몸을 움츠리지 않았을 때)
강체반경
계산과정
강체각속도
(rad/s)
9.21
11.84
16.58
27.63
선수는 고난이도 묘기시(회전 묘기) 몸을 활짝 피는 것 보다 몸을 최대한 감싸면서 회전하는 것이 같은 시간안에 더 많은 회전을 할 수 있는 방법이 된다.

키워드

동역학 해석,   Inline Skate,   운동분석