力学

単位系

 

 

単位とは 量を比べるのに右の図のように 同じ物を同じ状態で比べるのは 問題なく比べることができます。

 

 

 

しかし 次の図ような場合 見た目だけでは判断が付きません。

そこで 色々の量をについて大小関係を比べるのに基準となる量を定めた物を単位と言います。

単位系とは、独立した基本的な量 (長さ・質量・時間)について定めておけば、その他の物はこれらの組み合わせによって表すことが出来る 。

この場合、基本的に選ばれた単位を基本単位、それらの組み合わせで作られた単位を組立単位と呼ぶ。

当然、基本単位から組み立てられない量については、新たに基本単位として定める必要がある(ex.温度・電流・・・etc.)。

また、基本・組立単位だけでは実用上不便な場合があり、その場合、これらの倍数・分数の値の単位を使用する。

このように、いくつかの基本単位を基礎として組立単位を作っていくことにより、ある一つの単位の系列ができる。

この系列を単位系と呼ぶ。

現在の日本ではメートル法が義務づけられているが、その単位系には主に次の3つが挙げられる。

C. G. S単位系	センチメートル[cm]、グラム[g]、秒[s]
M. K. S単位系	メートル[m]、キログラム[kg]、秒[s]
重力単位系	メートル[m]、重量キログラム[kgf]、秒[s]

ここで また一つ 難問がでてきました。 重力単位ってなに?

その前に Kg = Kgf と覚えてしまいましょう。 でKgは重さ 、Kgfは力です。 100Kgの重さを持ち上げるのに100Kgfの力が必要になります。と言うように使います

なんで同じことなのに　f　をつけるのでしょうか? 　f はForce(力)の fです。 で 力とは物体に作用して加速度を生じさせるものです

では、やはり重さと力は同じでいいのではないかと思いますよね。 はい。 同じなんです。 ですから Kg = Kgf なんです。

ではなぜわざわざ 区別するのか?　 質量と力は本質的には同じですが、概念が違うのです。

力の定義は 上の通りなのですが 質量の定義は 物質そのものが持っている 力が加わったときに運動の変化を生じにくくさせる量 のことです。 よけいに解らなくなりそうですが 力は単に力ですが 質量はエネルギーの固まりです

1Kgf = 9.80665 N , g = 9.80665m/s^2 力は質量1Kgの物体に加速度1m/s^2を生じさせるものを1N(ニュートン)といいます。

1(N) = 1(Kg) X 1(m/s^2) = 1(Kg.m/s^2)です。

ここではここまでに しておきましょう。

質量はとても 興味深いもので重力と共に未だ未知の題材です。

アインシュタインの相対理論のさわりだけでも読んでみると興味が沸くと思います。

下記に単位の説明を記しましたが定義なんか覚えなくても問題ありません。 必要なときに調べればすぐにでてきます。

雑学程度に見ておけば問題ありません。

質量と重量の違いを理解する方がよほど 重要です。

 

量	基本単位		定義
	単位の名称	単位記号
長さ	メートル	m	メートルは、1/299792458秒の時間に光が真空中を伝わる行程の長さ。
質量	キログラム	kg	キログラムは、(重力でも力でもない)質量の単位であって、それは国際キログラム原器の質量に等しい。
時間	秒	s	秒は、セシウム133の原子の基底状態の2つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の9192631770周期の継続時間。
電流	アンペア	A	アンペアは、真空中に1メートルの間隔で平行に置いた、無限に小さい円形断面積を有する無限に長い2本の直線状導体のそれぞれを流れ、これらの導体の長さ1メートルごとに2*10^(-7)ニュートンの力を及ぼし合う不変の電流。
熱力学温度	ケルビン	K	ケルビンは、水の3重点の熱力学温度の1/273.16。
物質量	モル	mol	モルは、0.012キログラムの炭素12の中に存在する原子の数と等しい数の要素粒子、または要素粒子の集合体(組成が明確にされた物に限る)で構成された系の物質量とし、要素粒子または要素粒子の集合体を特定して使用する。
光度	カンデラ	cd	カンデラは、周波数540*10^12ヘルツの単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が1/683ワット毎ステラジアンである光源の、その方向における強度。