1. 강체 (Rigid Body)
ㅇ 외력에 의해 변형이 일어나지 않는, 이상적인 물체
- 입자들 간에 상대 위치가 모두 고정된 입자계
. 구성 질점들 간에, 상대 위치가 변하지 않고, 항상 동일 거리를 유지
※ 외력 및 운동에도, 질량,크기,모양에 변화가 없는, 딱딱한 물체
2. 강체의 평형 (Equilibrium)
ㅇ 강체는 흔히,
- 힘과 모멘트가 작용하여, 그 각각이 평형을 이루고, ☞ 정역학, 역학적 평형 참조
- 공간상에 고정되거나, 부분 고정된채,
- 그같은 형태로, 운동을 하게 됨
3. 강체의 운동/이동 (Motion)
※ (특징)
- 강체 내 모든 점들 간 거리가 유지(모양 형태 유지)되는 운동/이동 ☞ 강체 운동 참조
- 병진운동 및 회전운동이 합쳐진 복합적 운동 ☞ 병진운동 회전운동 비교 참조
ㅇ 강체의 운동 기술(記述)
* 유용한 개념 둘 : 질량중심, 관성모멘트
- 질량 중심
. 강체 내 질점 간 위치가 불변하므로, 어떤 고정점을 중심으로 병진 및 회전을 하게됨
. 대개, 질량중심을 고정점으로 삼게됨
- 관성 모멘트
. 회전운동에 대한 지속성(저항)을 나타내는 물체의 성질
.. 강체 회전은, 관성모멘트 로써 특징지워지고,
.. 강체 관성모멘트는, 질량분포 및 회전축의 선택에 의존함
ㅇ 강체의 운동 역학
- 강체에 작용하는 힘과 강체의 형상(질량 분포)을 염두에 두고,
- 그에따른 운동과의 관계를 따짐
4. 강체의 주요 좌표계
ㅇ 공간 좌표계 (Space-fixed coordinate system, Inertial frame)
- 외부에서 바라보는 고정 기준, 관성기준계로 주로 설정
ㅇ 물체 좌표계 (Body-fixed coordinate system)
- 강체에 부착되어 강체와 함께 움직이고 회전하는 좌표계
. 강체 내부 점의 상대적 위치 표현에 유용
- 특징
. 원점 : 보통 강체의 질량 중심(Center of Mass, CM)에 둠
. 축 : 강체의 주축(Principal Axes of Inertia)을 따르는 경우가 많음
. 강체 내부의 한 점을 표현할 때는, 좌표값이 일정하게 유지됨
. 하지만, 외부 기준(공간 좌표계)에서는 계속 변하는 좌표로 보임
ㅇ 질량 중심 좌표계 (Center of mass frame)
- 강체의 질량 중심을 원점으로 두고, 그 주위의 운동을 분석하는 좌표계
. 질량 중심을 원점으로 삼고, 병진운동/회전운동을 분리해서 해석
ㅇ 관성 좌표계 및 비 관성 좌표계
- 기준계가 가속 중인지 여부에 따라 구분
. 한편, 비 관성계에서는 가상의 힘 필요