안녕하세요.

유체를 정의하는 개념을 글로써 다시 설명하기에는 어려움이 있습니다. 다만 핵심을 요약해 드리자면, 유체의 회전을 고려할 때 rigid body로 가정하는 이유는 normal 또는 shear stresses에 따른 변형 및 요소의 점탄성 효과를 배제하기 위함입니다. 즉, 간단한 상황만 고려하여 계산하겠다는 의미죠. 개별 particle의 회전을 고려한다고 하니, 이게 격자 형태로 생각되는 continuum의 가정에 위배된다고 생각하시는 것 같은데 실제로 그렇지는 않습니다.

아래에는 연속체와 강체의 관점 차이에 대한 추가 설명을 드렸습니다. 읽어보시면서 잘 정리해 보시기 바랍니다. 열심히 공부해 주셔서 감사합니다.

[1] 연속체(continuum)와 [2] 강체(rigid body)의 주요 차이점과 유체역학에서의 적용에 대해 자세히 설명해 드리겠습니다.

1. 연속체 (Continuum)

1) 정의:
연속체는 물질이 연속적으로 분포되어 있다고 가정하는 모델입니다.

2) 특징:
- 물질의 미시적 구조(분자, 원자 등)를 무시하고 거시적 관점에서 접근합니다.
- 물질 내의 모든 지점에서 물성치(밀도, 속도 등)가 연속적으로 변한다고 봅니다.
- 변형이 가능하며, 내부 입자들 사이의 상대적 위치가 변할 수 있습니다.

3) 유체역학에서의 적용:
- 유체를 연속체로 가정하면 유체의 흐름과 변형을 수학적으로 모델링하기 쉬워집니다.
- Navier-Stokes 방정식과 같은 유체 운동 방정식을 유도할 때 기본 가정으로 사용됩니다.

2. 강체 (Rigid Body)

1) 정의:
- 강체는 외력에 의해 변형되지 않고 항상 일정한 형태를 유지하는 이상적인 물체입니다.

2) 특징:
- 내부 입자들 사이의 상대적 위치가 변하지 않습니다.
- 물체 전체가 하나의 단위로 움직입니다 (병진 운동과 회전 운동).
- 변형이 없으므로 내부 응력을 고려할 필요가 없습니다.

3) 유체역학에서의 적용:
- 유체 전체의 회전 운동을 분석할 때 유용합니다.
- 유체 입자의 국소적인 회전(와도)을 설명할 때 사용될 수 있습니다.

*그렇다면 유체역학에서 연속체와 강체 가정은 왜 하는 것이고, 이 둘 간의 차이는 무엇일까요?

유체역학에서 기본적으로 유체를 연속체로 가정하는 이유:
- 유체의 미시적 구조를 무시하고 거시적 특성에 집중할 수 있습니다.
- 유체의 변형과 흐름을 수학적으로 표현하기 용이합니다.
- 연속 방정식, 운동량 방정식 등을 유도하는 데 필수적입니다.

유체의 회전을 다룰 때 강체로 가정하는 이유:
- 유체의 전체적인 회전 운동을 간단히 분석할 수 있습니다.
- 국소적인 유체 입자의 회전(와도)을 설명하기 쉽습니다.
- 회전 운동에 관한 개념을 직관적으로 이해하기 쉽게 해줍니다.

주요 차이점:
- 변형 가능성: 연속체는 변형이 가능하지만, 강체는 변형되지 않습니다.
- 내부 응력: 연속체는 내부 응력을 고려해야 하지만, 강체는 그럴 필요가 없습니다.
- 적용 범위: 연속체 가정은 유체의 전반적인 거동을 모델링하는 데 사용되고, 강체 가정은 특정 상황(예: 회전 운동)을 단순화하여 설명하는 데 사용됩니다.

결론적으로, 유체역학에서는 상황에 따라 두 가지 가정을 적절히 사용합니다. 연속체 가정은 유체의 전반적인 거동을 설명하는 데 필수적이며, 강체 가정은 특정 현상(특히 회전 운동)을 단순화하여 이해하는 데 도움이 됩니다. 두 가정은 상호 배타적이지 않으며, 문제의 특성과 분석 목적에 따라 적절히 선택되어 사용됩니다.