강체가 왜 정의된걸까요.
힘(중력이나 전자기력 혹은 물체의 충돌, 바람등의 압력)이
물체에 작용하여 물체의 운동을 일으키는 과정은
물체의 여러 중심(뭐 질량중심이니 하는 것들)을
기준으로 표현가능한 부분(이 중심들이 여기서 저기로 이동하고
회전하고 하는) 과 물체 자체의 변형(늘어나고 줄어들고
움푹 파이고 하는)으로 나눌 수 있겠죠.
여기서 물체의 변형을 수식으로 모형화 할때
강성이란 개념이 도입됩니다.
가장 간단한 모형이 일차원 스프링 일텐데요,
보통 후크의 법칙에서 스프링 상수 k가 그것이죠.
f = k x
물체 내부까지 모형화 할려면 더 이상 힘과 거동으론
표현할 수 없어서 물체 내부의 어떤 물리량을 도입하게 되는데
그게 응력과 변형률입니다.
\sigma = E \epsilon
이상적인 재료(뭐 등방성 재료니 하는)로 구성된
이상적인 구조물(구니 원통이니 하는)의 응력과 변형률의 관계식은
특정 좌표계(직교, 혹은 극, 혹은 실린더형)에 대해서
아주 주의깊은 관찰을 통해 구할 수 있지만
아직도 해를 못 구한 구조가 많이 남아 있죠.
좌표계에 무관하게 관계식을 기술하기 위해 텐서식을 사용하는데
강성 E가 텐서로 표현되죠.
물체의 어느 부분에 힘이 전달되면 물체는 국소적인 변형을 일으키고
변형은 파의 형태로 물체 내에 전달되게 됩니다.
기본적으로는 P파와 S파가 생성되지만 물체의 형태등에 따라
이 파들의 조합으로 다양한 파(표면파 등)가 생성됩니다.
강체는 이와 같은 물체의 변형, 이로인한 파의 전달 등을
무시하고 오직 물체 전체의 거시적인 거동만을 생각하기 위해
강성을 무한대로 보내 만들어진 이상적인 물체죠.
즉 스프링 상수가 무한대인 일차원 스프링(?)이 지구와
달 사이에 걸쳐 있는 거죠.
정의에서 출발하여 생각해 보면 강체의 중심에 지구에서 순간적인
힘을 가하여 정보를 전달하려 하는것이겠고 질량 중심의 최고 운동 속도는
빛의 속도라면 그 속도로 달에 정보가 전달되는 거겠죠.
달에서는 지구와 달의 거리가 문제가 아니라
달쪽 강체끝과 달에 있는 정보 수신자와의 미소한 거리가
강체의 의미에 맞는 정보수신 속도를 결정하게 되구요.