강체

요약 현상을 쉽게 기술하기 위해 도입한 것으로, 외력을 가해도 크기나 형태가 변하지 않는 이상적인 물체를 말한다. 아주 큰 힘을 받지 않는한 부서지지 않는 대부분의 고체들을 강체로 간주한다.

질점(質點)과 마찬가지로 역학상 중요한 가상(假想) 물체인데, 대부분의 고체는 큰 힘이 가해지지 않는 한 부서지거나 변형되지 않으므로 강체로 간주한다. 물체는 결국 여러 구성입자들의 모임으로 생각할 수 있다. 물체를 구성하는 어떤 두 입자들 사이의 거리가 모두 절대로 바뀌지 않을 때 그러한 물체를 강체라고 한다. 그러나 엄밀하게 말하면 강체는 존재하지 않는다. 물질의 3가지 상태인 기체, 액체, 고체 중에서 고체로 된 물질이 강체로 취급될 수 있는 대상이기는 하지만 엄격하게 이야기하면 고체를 구성하고 있는 분자들도 고체 내부에서 매우 격렬하게 움직이고 있다. 단지 분자 하나 하나가 움직일 수 있는 범위가 정해져 있을 뿐이다.

그러나 실제로 존재하지는 않는다고 하더라도 강체라는 물체를 생각하면 그러한 물체의 운동을 기술하는 방법이 무척 간단해진다. 물체가 강체로 간주될 경우에는 물체 각 부분의 상대적 위치가 변하지 않기 때문에 모든 운동은 평행이동, 즉 무게중심의 병진운동과 무게중심 주위의 회전운동에 의해 결정된다.

그 중에서 평행이동은 강체의 전(全)질량과 이에 작용하는 힘이 모두 무게중심에 모였을 때의 무게중심의 운동으로 나타낼 수 있고, 회전운동은 무게중심 주위의 각(角)운동량의 변화로 나타낼 수 있다. 이 경우 강체의 성질상 무게중심에 대한 각 부분의 질량은 일정하므로 관성모멘트는 항상 일정하게 유지된다.