물체를 구성하는 질량을 가진 모든 입자들의 평균적인 위치이다. 질량중심은 물체를 이루는 각 입자의 질량에 위치 벡터를 곱한 것을 모두 더해서 물체의 전체 질량(M)으로 나누어 구할 수 있다. 물체를 이루는 모든 입자에 미치는 총 힘은 각 입자의 질량과 위치를 곱해서 모두 더한 양을 시간에 대해 두 번 미분한 것과 같고, 이는 곧 그 물체에 작용하는 외력이 된다. 내력은 작용·반작용에 의해 서로 상쇄되어 0이 되기 때문이다. 따라서 질량중심은 어떤 물체에 가해지는 외력을 물체의 질량(M)으로 나누었을 때 위치 벡터가 가리키는 지점으로, 다음과 같이 물체를 이루는 각 입자의 질량에 위치 벡터를 곱한 것을 모두 더해서 물체의 전체 질량(M)으로 나누어 구할 수 있다.
질량중심의 특징은, 이곳에서 물체를 구성하는 입자들을 관찰하면 입자들의 운동량 총합이 항상 0이 된다는 것이다. 즉 물체는 질량 중심에 대하여 정지해 있다고 할 수 있다. 또한, 외력이 0이면 물체가 아무리 복잡하게 운동하더라도 질량중심은 등속도 운동을 한 것이다.
일반적으로 물체의 내부에서 일어나는 운동과 질량 중심의 운동은 별개이다. 그러나 구성 입자들이 서로 단단하게 결합하고 있어서 힘을 가해도 형태가 변하지 않는 물체(강체, rigid body)인 경우에는 내부에서의 운동이 전혀 없으므로 질량 중심의 운동만 생각하면 된다. 부메랑의 질량중심은 부메랑 외부에 있고, 망치를 던지면 망치는 전체적으로 질량중심에 대해 회전하며 날아가지만, 질량중심 자체는 포물선을 그린다(그림 참고).
내용출처 : 두산백과
* 자와 망치의 무게중심을 이용한 동영상입니다*
