지레는 받침점, 힘점, 저항점의 배열에 따라 1종, 2종, 3종으로 나뉩니다. 인체 운동을 지레로 분석하면 근육이 얼마나 효율적으로 힘을 쓰는지를 알 수 있습니다. 이 문제는 발뒤꿈치 들기(calf raise)가 어떤 종류의 지레인지를 묻습니다.
정답은 2번 2종 지레입니다. 발뒤꿈치를 들 때는 발가락 쪽 발허리발가락관절이 땅에 닿아 받침점이 되고, 체중은 발목 부근에서 아래로 작용하며, 종아리 근육이 아킬레스건을 통해 발뒤꿈치를 끌어올리는 힘이 됩니다. 문제의 조건대로 저항(체중)이 받침점과 힘점 사이에 있으면 2종 지레입니다. 이 구조에서는 힘의 팔이 저항의 팔보다 길어 작은 근력으로 큰 체중을 들 수 있어 힘에서 이득을 얻습니다. 속도나 이동거리에서는 손해를 봅니다.
지레의 이득은 힘의 팔과 저항의 팔의 비로 나타내는 기계적 이득으로 계산합니다. 2종 지레는 힘의 팔이 항상 저항의 팔보다 길어 기계적 이득이 1보다 크므로 작은 힘으로 큰 저항을 이길 수 있습니다. 반대로 3종 지레는 기계적 이득이 1보다 작아 큰 근력이 필요하지만 관절을 빠르고 넓게 움직일 수 있습니다.
보기별 해설
1번: 1종 지레 — 받침점이 힘점과 저항점 사이에 있는 형태입니다. 머리를 들고 숙이는 환추후두관절이나 시소가 예이며, 이 문제는 받침점이 가장자리에 있어 맞지 않습니다.
3번: 3종 지레 — 힘점이 받침점과 저항점 사이에 있는 형태로, 팔꿈치를 굽혀 물건을 드는 상완이두근 작용이 대표적입니다. 인체 지레의 대부분이 3종이며 속도와 범위에서 이득을 봅니다.
4번: 고정 도르래 — 지레가 아니라 방향만 바꾸는 단순기계의 하나입니다. 지레 종류를 묻는 문제의 답이 될 수 없습니다.
5번: 축바퀴 — 반지름이 다른 두 바퀴가 같은 축에 붙은 장치이며, 이 동작의 분류와 관계가 없습니다.
시험 포인트
지레 종류는 가운데에 무엇이 있는지로 외웁니다. 받침점이 가운데면 1종, 저항이 가운데면 2종, 힘이 가운데면 3종입니다. 1종은 균형, 2종은 힘 이득, 3종은 속도·범위 이득이라는 특징도 함께 정리합니다. 발뒤꿈치 들기를 발목관절 기준으로 달리 분석하는 교과서도 있으나, 이 문제처럼 받침점이 발허리발가락관절이라고 주어지면 2종으로 판단합니다.
종아리근의 근력이 약한 환자는 발뒤꿈치 들기를 한 발로 못하는 경우가 많고, 이 동작을 반복하는 횟수는 종아리근 근지구력을 평가하는 간단한 검사로도 쓰입니다. 아킬레스건이 손상되면 이 동작이 약해지거나 불가능해집니다. 운동 처방에서는 벽을 짚고 양발로 시작해 한 발로 진행하는 순서로 난이도를 올립니다.