なぜSI単位？

質問

こんにちは。
私は、土木設計の仕事をしています。
仕事柄、物理計算を行うことが多いので思うことがあります。

それは、今更なんですがSI単位に統一されてから特に力の表し方に
疑問を感じるということです。
従来は”kgf”だったので、身の回りにある重量と感覚的に比較できて、
計算のチェックが簡単に出来たのですが、今は"N（ニュートン）”なので、
計算をして出た答えがどのくらいの力なのかよくわかりません。
なぜわざわざわかりにくく、また、1kgf＝9.8Nなどと、割り切れない
単位を使うことになったのでしょうか？

回答No.11

YHO · ベストアンサー

私も同じ業界人なので、同感です。

去年あたりからうるさくなって、非常に面倒ですね。×98.0665ってヤツですね！（単位によって変わるけど）

国際単位て統一しようと決まってしまったようなので、仕方ないとは思いますが、客先によっては旧単位でも提出して欲しいとリクエストがあったりするので、excelのsheetが２重になってます(^^)（最近は減りましたが）

http://www.nrlm.go.jp/standard/

とは言うもののアメリカの動きは鈍いようですね。

ちなみにコンクリートの世界では単純に100倍してるらしいです…（そんなモンらしい）

すみません、回答になってません。愚痴でした（汗

回答No.12

tocoche

土木設計って、資材運搬のエネルギー消費見積もりとかしないんでしょうか？　Ｎって良く使うものと思っていたのですが。

プロのかたが「使いにくい」といっているのなら、それは事実使いにくいんでしょう。（１トンの屋根を乗せたら、柱にかかる力が９．８ｋＮ。　これは面倒だ。）　感覚的なだけなら「１ｋｇｆは約１０Ｎ」で慣れるぐらいしかないですね。

統一といっても即座に切りかえるのは難しく、長い移行期間が必要となってきます。　機械設計では、今でもインチが生きてますからね。（互換性の問題もあるけど、これもアメリカの影響か？）

回答No.10

Mell-Lily

物理学の理想は、物事を統一的な見地でみることです。建築で利用される力学は、所謂、静力学です。物理学的には、静力学は、動力学を含めた全力学体系の一部門として存在します。N（ニュートン）という力の概念は、加速度という運動学的な概念を用いて定義されます。力の単位にNとい単位を用いることによって、力学的な世界を統一的に理解することができるのです。建築では、あまり運動というものを扱いません。ですから、このNという力の単位があまり効力を発揮しないのです。

回答No.9

hagiwara_m

大学で力学の初歩などを教えている者からコメントします。

各解答者の言われることはもっともなのですが、8boyさんの疑問や主張にも傾聴すべき点があります。橋などの構造物があったとき、「 1MN(1メガニュートン)の力に耐える」(これがSI流)などという表現は実に不便です。普通は「約100トンの荷重に耐える」という方が優っています。誰もが不便に感じることを無理に使うのはばかげているという考え方はあって然るべきです。というわけで、荷重を与える質量で考える(比べる)べき量なら、力ではなく質量で表現するのがいいと思います。（うるさく言えば、地球上で考えていることをことわる必要がありますが、普通は暗黙の了解でしょう。）

ただし、力の単位にkgfという単位を使うことには特別の注意(覚悟というべきか)が必要です。kgfは、"重力単位系"という、SIとは違う立場の単位系に属します。この単位系では、力学量の基本単位に、長さ,時間,重量をあてます。この場合の重量は、地上の重力すなわち力の意味です。したがって、質量は、(ニュートン方程式により)重量と長さと時間からつくられる組立単位になります。この流儀は、長さ,時間,質量を力学の基本単位とするSI系と全く異なっているので、両者の単位系を混在させてしまうと、とんでもない混乱が生じます。さらにタチが悪いことに、メートル系重力単位系で使われる単位記号は(kgf以外は)SIと同じですから、SIの取り決めの中では、重力単位系の排除に特に神経が使われています。

ただし、SI単位系以外を使ってはいけないという絶対の理由はなく、SIの規約の中でも、混在させてはいけないことがうたわれているだけと思います。しかし、紛らわしさを押して、ほとんど使われなくなった重力単位系を持ち出すよりも、必要なら、荷重に対応する質量で表現すればいい、、というのが、はじめの方で述べた私見です。

補足

有り難うございます。
初めて！？ちょっと肯定的な意見で嬉しいです。
また、非常にバランスの採れた意見だと思います。

ただ、残念ながら現実的には計量法の縛りでSI単位以外は公式に使用できないことになっています。
ですから、（今更遅いのでしょうが）教鞭を執る者がそこら辺の有用性を考えて適用の可否を決めてくれればよいのにな、と思います。

回答No.8

nubou

僕も毎日のように力学の世界ですが、材料力学や構造力学では：

そうですね
機械系の人は例外的にｋｇｆとかｋｇｗを使いますね
ちょっと古い物理系はｄｙｎｅを使ってましたが
理学系電気系の人はＮではないでしょうか？
力と質量を混乱させないＳＩはベストではないでしょうか？
電磁方程式や運動方程式がきれいですからね

回答No.7

nubou

私は20代ですが、それ以前の人はみんなkgf世代だと思いますし・・・。：

そうですね
尺貫法がメートル法に変わったとき変わる前の人は混乱していたでしょうね
今尺貫法でなく良かったと思っている人が多いように
将来ＳＩであってよかったとみんな思っているでしょうね

ちなみに物理を勉強している人はほとんどＳＩ支持です
とくに力学と電磁気では楽です

補足

力学で楽っていうのはちょっと不思議ですね。
僕も毎日のように力学の世界ですが、材料力学や構造力学では
従来単位の方がわかりやすいと思います。

それと、尺貫法が引き合いに出されていますが、
新しくなれば全て良いのでしょうか？
新しくなったら前より良くないと意味がないような気もするのですが。

回答No.6

ranx

No.5に対する補足について

こんな例を考えてみてはどうですか？

問：１ｋｇの物体を１Ｎで１０秒間加速した後の速度はどれくらいか？
答：１０ｍ／ｓ

問：１ｋｇの物体を１ｋｇｆで１０秒間加速した後の速度はどれくらいか？
答：約９８ｍ／ｓ

どちらが直観的でしょうか？

補足

いろいろ考えていただいてありがとうございます。

しかし、はっきり言ってどちらもピンときませんね。

回答No.5

nubou

では、逆に全ての重量・質量をNに変えてはいけないのでしょうか？
物理演算などで、静止荷重でもNを使っていて、これは力＝質量になっているので、
体重などをNで表しても差し支えないと思うのですが。
とにかく、統一しているようで統一されていない感じがしますよ。

ＳＩによってやっと合理的に統一されたのですよ
それまでは混乱していて各自が勝手な単位を使っていてみんな困っていたのですよ
重量と質量は違うものでしょう
重量は力ですが質量は加速しにくさでしょう
体積は力とは違うからそもそもＮという力の単位を何で持ち出すのですか？
力の単位としてｋｇｆとかｋｇｗとか言った単位を使っていたのがおかしいのであってそんな混乱を招く単位がなくなったのでこれからはあなたのように
質量と力を混同するような人は消えていくと思います
あなたはｋｇｆで物事を考えるように教わったから混乱しているのです

補足

え～っと・・・。

「混乱する」意味がいろいろあるようですね。
ただ、少なくとも建設業界では従来の表し方の方が良いという感じが強いです。
荷重（質量）を力と捉えてきましたからね。
しかも、日本人の多くは私と同じ疑問を持つはずですよ。
私は20代ですが、それ以前の人はみんなkgf世代だと思いますし・・・。

ちょっと語弊もありましたが、僕が思うのは数字上の話で、
例えば、家の屋根に1mの積雪があったら約1000kgf／m2の力が掛かりますよね！？
この時、普通の人ならば「あ～、1m四方の範囲に1tの塊が載ってるんだな。」と、直感的に分かりますが、SI単位系で考えると、98kN／m2になり、なんのこっちゃ？ということになって、計算のチェックとかがとてもしづらくなって、ミスが多発しやすいと言うことです。

だから、例えばNNというのをNに対する質量の表し方にして、100kgの体重を9.8kNNと表せば、従来と同じように考えられる、というのが思いです。

回答No.4

eratos

質量と重量は違うものですよね。
たしかに、質量=力となるような範囲(つまりkgf=kgな地球上)であれば単位をNに置き換えられそうですが、質量とはどこに行っても変化しないものとして定義したのですから、力に置き換えることは無理でしょう。仮に置き換えたとしても、質量を置き換えたのではなく重量を置き換えたことになります。
ちなみに体重といったときも、地球上での重さのみを考えるのであればNであらわせそうですが、そうすると月面での体重と、地球上での体重が変わってしまうので、体重は質量であらわすのだと思いますよ。体重の単位はkgfでなくてkgですからね。

回答No.3

laneige7

何故？？というところについて「どうしてそんな規則にしたのか？？」という側面から回答してみます。
　元々は欧州で単位の統一ということを目的として決まったようです。「世界で共通の単位を使いましょう」という理由で決められ、日本もそれに従っています。このため、従来の方が使いやすかろうが使いにくかろうが指定された単位で表記すること。となっているようです。
　ここからは雑談ですが、通商産業省に電話で聞いたときには担当の人は『欧州がリーダシップをとろうとしているあらわれです。』とのこと、さらに『このため、アメリカではＳＩ単位への対応が遅れています。』←アメリカはやりたくないのでしょう。欧州がかってに始めたことなんか知るかっ。ってところですかね。

回答No.2

ranx

kgfの定義って一定していましたっけ。
一般的には1kgの物体にかかる重力が1kgfですが、
しかし厳密に言えば、1kgの物体にかかる重力といっても
場所によって異なりますよね。そんなところから
全宇宙で共通に（理論上）使える単位系を使うのでは
ないでしょうか。