지렛대의 유형은
축(받침점),
무게(저항),
힘(노력)의 배열 순서에 따라 결정됩니다. 보기 1~3은 각 유형의 정의를 혼동하기 쉬운 방식으로 제시하고 있으므로, 배열 관계를 정확히 구분하는 것이 문제 해결의 출발점입니다.
1형 지렛대은
축이 무게와 힘 사이에 위치하는 구조입니다. 시소나 가위처럼 축을 중심으로 양쪽에 무게와 힘이 배치됩니다. 인체에서는 팔꿉관절을 폄할 때 위팔세갈래근이 자뼈의 팔꿈치머리에 작용하는 경우가 대표적입니다. 이때 팔꿉관절이 축이 되고, 아래팔과 손의 무게가 한쪽, 위팔세갈래근의 수축력이 반대쪽에서 작용합니다. 보기 5는 이 배열을 3형으로 잘못 기술하고 있습니다.
2형 지렛대은
무게가 축과 힘 사이에 존재하는 구조로, 손수레가 대표적입니다. 인체에서는 발허리발가락관절을 받침점으로 하여 장딴지근이 작용하는 경우가 이에 해당합니다. 발끝으로 서는 동작에서 발허리발가락관절이 축, 몸무게가 발목 부근에, 장딴지근의 힘이 발꿈치뼈에 작용하여 무게가 축과 힘 사이에 놓입니다.
3형 지렛대은
힘이 축과 무게 사이에 존재하는 구조입니다. 젓가락이나 낚싯대처럼 힘점이 축과 무게점 사이에 있어, 힘의 팔이 무게의 팔보다 짧습니다. 역학적으로는 힘에서 손해를 보지만, 작은 근수축으로 큰 관절 운동 범위와 빠른 말단 속도를 얻을 수 있다는 이점이 있습니다.
핵심! 인체의 뼈대근육 관절 중 가장 흔한 유형이 3형 지렛대이며, 위팔두갈래근이 팔꿉관절을 굽히는 동작이나 넙다리네갈래근이 무릎관절을 펴는 동작이 대표적입니다. 팔다리뼈대근 대부분이 3형 지렛대 배열을 보이는 이유는, 근육의 부착점이 관절 축 가까이에 위치하여 힘의 팔이 짧지만 말단 분절의 운동 범위와 속도를 확보하는 데 유리하기 때문입니다.
| 구분 | 배열 순서 | 인체 예시 |
|---|
| 1형 | 힘 - 축 - 무게 | 팔꿉관절 폄 시 위팔세갈래근 |
| 2형 | 힘 - 무게 - 축 | 발끝 서기 시 장딴지근 |
| 3형 | 축 - 힘 - 무게 | 팔꿉관절 굽힘 시 위팔두갈래근, 무릎 폄 시 넙다리네갈래근 |
보기 1은 1형 지렛대에서 무게가 축과 힘 사이에 있다고 하였으나, 이는 2형의 정의입니다. 보기 2는 2형에서 축이 무게와 힘 사이에 있다고 하였으나, 이는 1형의 정의입니다. 보기 3은 3형에서 축이 무게와 힘 사이에 있다고 하였으나, 3형에서는 힘이 축과 무게 사이에 위치합니다. 보기 5는 팔꿉관절 폄 시 위팔세갈래근의 작용을 3형으로 기술하였으나, 이는 축이 무게와 힘 사이에 있는 1형 지렛대입니다. 따라서 인체에서 3형 지렛대가 가장 많고 팔다리뼈대근의 대부분을 차지한다는 보기 4가 옳습니다.