荷重をニュートンで表現するのは変では？

Question

最近は工学の分野で風圧荷重等をニュートン（Ｎ／ｍ２）で表現しますが今一、ピンときません。
原因はニュートンとういう単位を日常では使わないからです。（例、肉１ニュートン１００円）
日常：力（重量含む）の単位＝ｋｇ　（質量は日常では用いない）　
物理：力（重量含む）の単位＝N　　（質量の単位＝ｋｇ）
物理と日常を統一するには日常の重さの単位をｋｇからＮに（世界中で）変更する必要があるのですが、そこまで行うのでしょうか？
やらないのなら工学の分野でも荷重はＮよりｋｇの方が解かりやすいと思うのですがどうでしょうか？

hitokotonusi · Accepted Answer

＞では日常の力の単位は何ですか？

当然ニュートン。
身近に日常使うものでは自転車の空気圧計。Pa=N/m^2ですが、まだkgfも選択できるようですね。
天気予報に使われている気圧の単位はヘクトパスカル。100N/m^2です。

力が関わるものに重量キログラムはあってもキログラムなんてありません。

hitokotonusi · Answer

＞日常：重さ（＝質量なので）ｋｇ、力（重さを準用して）ｋｇ

日常でも工学でも、力の単位としてｋｇを使うことはないと書いているのに、
どうして無視するのでしょうか。

力の単位としてkgを使うということは、ある力があったときにその力と同じ大きさの重量を持つ物体の質量と等しい値を表示する単位ということでしょうから、ANo.11に書いたようなきわめて馬鹿げた話になります。昔の人もそれはわかっていたので標準重力加速度9.80665m/s^2というものをさだめてこの値を共通で使うようにしたのです。1901年のことです。

大事なことなのでもう一度書きます。

日常でも工学でも、力の単位としてｋｇを使うことはありません。
これは考えではなく現実です。

hitokotonusi · Answer

＞工学の分野）では１００ｇのまま良いではないかというのが私の主張です。

これはそのまんま、kgという力の単位を創設しろという主張ですよ(ｇはkgの分量単位)。
『まま』と言われていますが、工学の分野でkgを力の単位として使ったことなどありません。
工学の分野でこれまで使ってきて今はなくなった力の単位はkgfでkgではありません。
皆さんがこれまで何度も諭されているとおりです。

日常でもkgを力の単位として使うことはありません。
また体重計をあげるのでしょうけれど、これまでかいてきたとおり、
体重計は重力を測って質量にして表示しています。だからkgです。
緯度による重力補正をしているのが何よりの証拠です。
力なら重力補正をしてはいけません。

日常では単位ではなく用語法が学術の世界とは違っているだけです。
つまり重さや重量という学術の世界では力をあらわす言葉が、
日常では質量の意味で使われているだけです。
日常生活で100gのリンゴと言ったとき、大事なのはリンゴにかかってる力ではなく、リンゴそのものがもっている量、宇宙空間にもっていっても変わらないリンゴそのものの量ですから。

これもこれまでに皆さんが諭されているとおりです。

変えるとしたら単位ではなく日常の用語を変える事になりますが、
私自身はそんな必要性を感じません。
世の中の多数が変えたほうがいいという意見になったら変わるでしょう。
重さという言葉が質量に。

hitokotonusi · Answer

つまり、従来から使われていた力の単位であるところのkgfを存続させろという主張ではなく、力の単位としてのkgを新たに創設しろという事だと理解していいですか？

そして、その理由が体重計にkgと書いてあるから、と。
(前にも書きましたが体重計は質量表記だからそれでいいんです。)

そのためにどうしなければならないかというと、力の測定を行う際には、重量以外(トルクだとか空気圧だとかを含めその他もろもろ)を測定する場合にも、測定をしたら測定をした場所における重力加速度の値を使って換算し直さないといけません。おなじ大きさの力であるにもかかわらず、キトで書かれた論文と昭和基地で書かれた論文では異なる値が掲載されることになります。しかも、値の正確さを担保するためには、正確な重力加速度を測定する機関のネットワークを世界中に張り巡らせ、全世界の研究者が閲覧して値を換算できるようにデータベースも整備しなければなりません。

馬鹿馬鹿しいでしょ。

それ以前に前にどなた書かれていたと思いますが、異なる物理量に同じ単位が認められることなど、絶対にあり得ません。

hitokotonusi · Answer

皆さんが再三にわたってkgではなくkgf,kgw,kg重だと指摘されているのをなぜ無視するのでしょうか？
重さの単位はkgではなくkgf(代表してkgfを使う)で、kgfで表示するためには重力加速度を9.80665m/s^2にしなければなりません。

したがって、質量0.1kgのリンゴがあったとして、リンゴの重さをkgfで表記すると

札幌　　0.1kg × 9.80478 / 9.80665 = 0.0999809kgf
宮古島　0.1kg × 9.78997 / 9.80665 = 0.0998299kgf

世界に目を向けると

昭和基地(南極)　　0.1kg × 9.82526 / 9.80665 = 0.1001898kgf
キト(エクアドル)　0.1kg × 9.77263 / 9.80665 = 0.0996531kgf

と表記しなければなりません。これ以外は間違いです。
しかも重力加速度は、おなじ緯度でもその土地の高度が変わるとまた値が変わります。

力表記にして日常生活でこんなことまでやれというんですか？
日常生活では重さといいながら質量表記のほうが圧倒的に楽だし、
生活のためにはそのほうがいいんです。

まあ現実問題としてはリンゴの重さの表示がこの程度違ったからといってもめ事になることはないと思いますが、精密測定が必要な研究室では、質量の値がそのまま力の値になるという素朴な考えは成り立ちません。

elpkc · Answer

確かに圧力も今まで、kgf/cm2でしたが、Paに、
トルクもkgf・cmからcN・mに変わって、イメージが掴みにくくなっていますね。

でも、アメリカではいまだにスピードはmile/hrだし、圧力もpsi 平方inchあたりのpondですものね。
容積もガロンですし。

取引証明は、計量法に従うとしても、通常に使う単位は分かりやすいほうが絶対いいですよね。
換算さえすれば、取証の単位に変更できるわけですから。

分かりにくくて仕方ないですね。

hitokotonusi · Answer

No4です。

体重計などは確かに力(重力)を測っているのですが、表示しているのは質量です。
どういうことかというと、重力をそのまま表示しているのであれば、
緯度によって微妙に値が異なるので、同じものを量っても表示が微妙にかわらないといけません。
変化は小さいですが、北海道と沖縄ではわかる程度代わります。
しかし、実際には値は変わりませんし、変わってもらっては困ります。
肉屋で100gの肉を買っても実際の量が北海道と沖縄で違うのでは問題です。

なぜこうなってるかというとメーカーのほうで重力加速度の差を調整して販売しているからです。
つまり、具体的にどのような計算をしているのかは知りませんが、
結果的に重力Fを測定してその地域の重力加速度ｇで割った値F/gを表示しているということです。

逆に言えば、同じ量りを日本中で持ち歩いて計測すると、購入した地域以外では正しい値が得られないことになります。そこに表示されているのは力(kgf)でも質量でもない値です。

kgfで表示するのであれば、換算係数が9.80665と決まっていますから、緯度にかかわらず常に同じ値を使わなければいけません。

pasocom · Answer

＃３です。
＞厳密にいうなら「体重計」は重さ＝重力＝力なのだから。
質問者様はまだ「質量」と「力」を混同されています。
「重力＝力」は正しい。ですが、「重さ＝重力」は間違いです。
この場合の「重さ」とは物理用語でいえば「質量」のことでしょうが、質量は物質に固有の性質であって、無重力の宇宙空間でも存在するものです。しかし、無重力宇宙空間では「重力」はありません。
その意味では「体重計ではなく体質量計と名前を変えて」は正しい指摘です(^^)。
余談ですが、最近の体重計は測定する地域を入力しておくことによって、地球重力の地域差を考慮して正しい「質量」を測定・表示してくれます。この場合表示される「体重」とは明らかに「質量」です。
ただ「物理」など全く関心のない多くの人々の日常生活に「質量」という単語を持ち込んでも無理があることは質問者様でもおわかりでしょう。
日常生活では「質量＝重量＝重さ＝力」で支障ないし、厳密に使い分ける必要もないのです。
ただ物理学的な議論をする場合はそれでは困るわけです。
ちなみに「質量１ｋｇの水の重力を１０Ｎとして」は間違っていません。「重力」とはすでに「力」の世界ですから、そこで使用されるのは「kg」ではなく「N」で正しいのです。

AsanoNagi · Answer

たとえば辞書で「重さ」を引いていると

１）重いこと。また、その程度。目方。
２）重要さ。─用例（志賀直哉）
３）〔物理・化学〕物体に作用する重力の大きさ。
（学研国語大辞典）

ということで、現時点では、日常生活で使う「重さ」は質量の意味でもあるということです。

あと、最近の体重計には、重力補正の機能を持つものもあります。
これは、（その場所における一定の重力加速度を仮定して）質量を表示するという機能を意味します。

AsanoNagi · Answer

「日常では質量は使わない」ということですが、それは、日常では質量という言葉を使わないだけで、重量という言葉が本来質量を表していると言うことが多いのです。

さて、「月の上では体重が１／６になる」という言い方をされる場合があります。
確かに、昔ながらのバネ式の体重計を月に持って行って、体重を量れば、メモリは地球上の１／６を指すかもしれません。

でも、100g 100円の肉の同じ量を月面で買ったら、1/6の値段で買えるというのは、どこかおかしい気がしませんか？
もしも、地上でも月面でも同じ量だから、同じ値段であるのが妥当だと感じるのであれば、それは「質量」を問題にしているのです。

一方で、100kg の質量のものは地上で持ち上げるのは大変ですが、月面上であれば、地上で100/6 = 16.7kg を持ち上げるのと同じ力で持ち上げることができます。これが、重量ですね。

地上ではそこそこの重さのある、質量7.2kgの砲丸投げの砲丸や、ボーリングの玉（一番重いクラス）も、月面上では、地上で1kg内外のものを持ち上げるのと同じでしょう。

ただ、気をつけなければならないのは、月面上では、砲丸を、地上で1kgの鉄球を投げるのと同じスピードで投げることができるかと言えば、それはできないと言うことです。
周りの重力にかかわらず、ボール投げの初速は、質量と与える力に関係します。
ですから、月面上でも、「軽いけどちょっとやそっとでは動かない（動いていれば止まらない）」ということになります。

この、「軽いけど（こっちは重量）」「動かない（こっちは質量）」という別々の要素を説明するために、別々の単位が必要なわけです。

たまたま地上では、（重力が一定と考えて良いので）ある物体の質量とそれにかかる重力（による重さ）が比例関係にあるだけです。

荷重をニュートンで表現するのは変では？

＞では日常の力の単位は何ですか？

＞日常：重さ（＝質量なので）ｋｇ、力（重さを準用して）ｋｇ

＞工学の分野）では１００ｇのまま良いではないかというのが私の主張です。

つまり、従来から使われていた力の単位であるところのkgfを存続させろという主張ではなく、力の単位としてのkgを新たに創設しろという事だと理解していいですか？

皆さんが再三にわたってkgではなくkgf,kgw,kg重だと指摘されているのをなぜ無視するのでしょうか？

確かに圧力も今まで、kgf/cm2でしたが、Paに、

No4です。

＃３です。

たとえば辞書で「重さ」を引いていると

「日常では質量は使わない」ということですが、それは、日常では質量という言葉を使わないだけで、重量という言葉が本来質量を表していると言うことが多いのです。

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング