집중질량 - lumped mass

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임의 물체를 전자 현미경으로 확대해 보면 무수히 많은 작은 입자들이 서로 결합되어 있는 것을 볼 수 있다. 이처럼 모든 물체는 그 물체를 구성하는 기본 입자들의 결합체이다.

한편, 임의 물체의 질량은 외부로부터 힘을 받았을 때 물체의 위치나 속도의 변화에 저항하려는 정도를 나타낸다. 질량이 클수록 물체는 외부로부터 힘을 받았을 때 위치나 속도 변화에 대한 저항력이 비례적으로 증가한다. 그리고 한 물체의 질량은 그 물체를 구성하는 모든 입자들의 질량의 총 합과 같다. 따라서 한 물체의 질량은 그 물체 내부에 연속적으로 분포되어 있다. 집중질량은 물체 내부의 특정 영역에 분포되어 있는 입자들을 이 영역 내 임의 한 점에 모여있다고 가정하고, 그 지점에 집중시킨 가정한 가상적인 질량이다.

한편, 물체를 이루는 전체 입자들을 물체 내 임의 한 지점에 모여있다고 가정하면, 물체는 이 지점에 집중된 질량을 갖는 하나의 점으로 표현된다. 집중질량은 물체의 운동이나 힘 그리고 모멘트 등의 계산을 매우 편리하게 해 준다. 하지만, 물체 내부에 연속적으로 분포되어 있는 질량을 물체 내 임의 한 점 혹은 다수의 지점으로 집중시키기 때문에 물체의 운동이나 힘 그리고 모멘트 등의 계산에 있어서 정확도는 떨어진다.

집중질량을 적용할 때 고려해야 할 중요한 조건은 집중시킨 질량의 총 합은 집중시키지 않은 물체의 원래 질량과 같아야 한다는 점과, 집중시킨 질량의 정적 그리고 동적인 효과는 집중시키지 않은 경우와 큰 차이를 나타내지 않아야 한다는 점이다.

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