작용반작용법칙 (Law of Action-Reaction)

체육학·스포츠과학
한 줄 정의: 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 그 물체도 동일한 크기의 힘을 반대 방향으로 가한다는 뉴턴의 제3법칙이다.
작용반작용법칙작용반작용법칙: 왼쪽 작용·반작용와 오른쪽 힘의 평형를 비교한다. 서로 다른 두 물체 대 한 물체, 상쇄되지 않음 대 합력 0.두 힘이 작용하는 대상작용·반작용뉴턴 제3법칙힘의 평형vs서로 다른 두 물체선수↔지면·물한 물체여러 힘이 함께 작용상쇄되지 않음반작용이 선수를 추진합력 0힘들이 서로 상쇄한계힘의 크기는 같아도 질량 차이로 두 물체에 나타나는효과는 다름지면반력판이 재는 힘이 곧 반작용력

쉽게 풀면

작용-반작용 법칙은 벽을 밀면 벽도 똑같은 힘으로 나를 미는 원리에 비유할 수 있다. 수영 선수가 물을 뒤로 밀어내면 그 반작용으로 몸이 앞으로 나아가고, 달리기 선수가 땅을 뒤로 밀면 그 반작용으로 몸이 앞으로 추진되는 것처럼, 모든 힘에는 크기가 같고 방향이 반대인 짝이 존재한다는 원리다.

왜 중요한가

스포츠생체역학에서는 달리기, 점프, 수영, 투구 등 거의 모든 인체 동작이 지면이나 물을 밀어내는 반작용을 이용해 추진력을 얻는다는 점에서 작용-반작용 법칙을 기술 분석의 근본 원리로 다루며, 지면반력판을 이용한 동작분석에서 측정하는 힘 자체가 바로 이 반작용력이라는 점에서 실증 연구의 기초 이론으로 쓰인다. 스타팅 블록의 각도 설계나 수영 스타트대의 형태 개선 역시 선수가 만들어내는 반작용력을 최대한 효율적으로 추진력으로 전환하는 것을 목표로 이루어진다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

Hay, J. G. (1993). The Biomechanics of Sports Techniques. Prentice Hall.

수영의 물 밀어내기, 달리기의 지면 밀기 등 스포츠 추진 동작을 작용-반작용 원리로 설명했다.

"엘리트 단거리 선수는 일반인에 비해 스타트 시 지면에 가하는 수평 방향 반작용력이 유의하게 크게 나타났다."

빠른 가속을 만들어내는 능력이 결국 땅을 얼마나 강하고 효율적으로 밀어내는지, 즉 작용-반작용 원리를 얼마나 잘 활용하는지에 달려 있음을 보여주는 결과다.

조금 더 깊게 보면

일상적으로는 두 힘이 서로 상쇄되어 아무 효과가 없다고 오해되기 쉽지만, 작용과 반작용은 서로 다른 물체에 각각 작용하는 힘이므로 상쇄되지 않는다. 이 개념은 힘의 균형(같은 물체에 작용하는 힘들의 합이 0인 상태)과 혼동하지 않도록 구분해야 한다. 일상적으로는 작용과 반작용이 서로 상쇄되어 아무런 효과가 없다고 오해되기 쉽지만, 두 힘은 서로 다른 물체(선수와 지면 등)에 각각 작용하므로 상쇄되지 않으며, 이는 한 물체에 작용하는 여러 힘의 합이 0인 상태를 뜻하는 힘의 평형과는 구분되는 개념이다.

주의할 점

작용-반작용 힘의 크기는 항상 같지만 그 힘을 받는 두 물체(선수와 지면 등)에 나타나는 결과는 질량 차이 때문에 전혀 다를 수 있어, 힘의 크기가 같다고 해서 효과도 같다고 오해해서는 안 된다.

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