물체

물체는 물질로 이루어지며 경계가 있어서 구체적인 형태를 가지고 있는 것이다. 물체는 공간상에서 움직일 수 있고, 질량, 전하, 자기모멘트 등의 물리량을 가진다.

일상생활에서 물체는 물질로 만들어졌으며 보거나 만질 수 있는 것이다.¹⁾ 예를 들어, 그림 1과 같은 금 막대가 있으면, 물질은 재료인 금을 가리키며 물체는 재료인 금뿐만 아니라 막대라는 형태와 크기를 함께 일컫는다.

그림 1. 금 막대 ()

고전역학에서 물체의 운동을 다룰 때, 물체는 종종 부피가 없는 질점으로 근사된다. 질점의 운동은 질량, 위치, 속도, 가속도, 운동량 등의 물리량으로 표현된다. 물체에 작용하는 힘의 작용점도 이 질점이 되며, 물체의 운동은 뉴턴의 제이 법칙에 따른 질점의 병진운동으로 표현된다.

그 다음 단계로 물체는 크기와 모양이 변하지 않는 강체(rigid body)로 근사된다. 강체의 병진운동은 강체의 질량중심점의 운동으로 기술된다. 강체는 부피를 가지므로 병진운동에 더하여 회전운동을 할 수 있는데, 회전운동과 관련하여 관성모멘트와 각운동량 등의 물리량을 갖는다.

일반적으로 물체는 탄성을 갖는 탄성체이다. 탄성체는 작은 외력이 가해졌을 때 모양이 변하였다가 외력을 없애면 원래의 모양으로 되돌아 오며, 탄성률이라는 특성을 갖는다. 탄성체가 변형되었다가 원래의 모양으로 되돌아올 때 일반적으로 진동이 생긴다. 탄성체에 가해지는 외력이 탄성한계를 벗어날 만큼 커지면 탄성체는 영구 변형이 일어나 더 이상 같은 물체라고 할 수 없다.

광학에서 물체는 상과 대조되어, 빛이 출발하는 물건이나 천체 등을 가리킨다. 그림 2는 가장 간단한 예로 물체인 사과가 평면거울에 의해 허상을 만들고 있다. 양자역학에서의 물체는 보통 입자인데, 양자역학에서의 입자는 하나의 위치를 갖지 않고 특정 위치에 있을 확률이 파동함수에 의해 주어진다.

그림 2. 평면거울에서의 물체과 허상

1.