SI単位の功罪 利点と欠点？

質問

こんにちは。
私は学校で機械を勉強しています。
その中に計測工学というのがあるんですが課題に
「ＳＩ単位に統一することの功罪について調べよ」
と出されてネットで検索したのですがなかなか良いものが見つからず困っています。
課題の意味もいまいちピンときません。
寸をｍ（メートル）に変えたことによってどうなったか？
みたいな感じなんですが参考になるサイトなどがあれば
教えてほしいです。
よろしくお願いします。

回答No.3

noname#40706

ご存じのようにＳＩ系　身近な物理量ではＭＫＳＡ単位系　では

長さ　ｍ　メートル

質量　ｋｇ　キログラム

時間　　ｓ　　秒

電流　　Ａ　　アンペア

が基本単位の量です。

これらを組み合わせて組み立て単位が作られるのですが、

１メートルの長さと１ｋｇの「重さ」は　大きさがちがいすぎて、相性が悪いように思われます。

例：密度　　水は１立方メートル　の容積で　重さが１０００ｋｇですから、密度が１０００となってしまいます。

もともと１ｋｇは　水１リットル（一辺が１０ｃｍの立方体）の重さから決められたものですから、少し無理がある。

圧力も１気圧が１０００００Ｎ／ｍ＾２　です。

身近な現象　というときは、１ｃｍ　と１グラム　、１ｋｇの組み合わせの方がいいことも多いのです。

ただ、速さ　となったら　毎秒何メートル　がいい、ＳＩ　がいい。

要するに、小は原子の大きさから大は宇宙の範囲までのいろんな物理量をＭＫＳ　の一つの大きさで組み合わせるのが無理があるのでしょうね。

ある時にはメートルが、ある時はｃｍが。　ある時にはＫｇが、別のときにはｇがいい。　ということでしょう。時間も時速の方がいいこともあるし秒速の方がいいこともある。

いまでも化学分野の人は　グラムの方がなじみがいいようですね。

実験室で、硫酸銅　０．○○ｋｇ　を薬さじで取って、０．○○立方メートルの水に溶かしましょう・・・・などとはいわないでしょうね。

功罪：

統一したために、この場合はｃｍ、この場合はｋｇ　などと覚える必要がなくなり、誤解が生じなくなった。
統一したために　数値の範囲が非常に大きくなってしまって、物理量を身近に感じられなくなったものがでてきた。

圧力が３０００００Ｐａ（パスカル）　といわれても一般の人にはさっぱりピンとこない。３気圧ならば誰でも分かる。

私は１０００Ｎ（ニュートン）の力持ちです、といったりしたら、　えっ、それ何のこと　となりますね。

回答No.2

masa2211

yutaka4290さんは大学（短大・高専）生と思われるので、そのつもりで返事します。
おそらく、統一前の状態とは、ｃｇｓ系や工学単位系（重力単位系）
が併用されていたことを指すものでしょう。

尺貫法は、力学計算では論外。
典型例として、平方尺、立法尺が使えません。（たとえば、体積は「升」）
モーメント：貫尺　　まあこれはそのまんまだからいいとして、
応力を求める：
応力＝モーメント÷断面係数
断面係数＝長さの3乗＝升＝立法尺＊係数その1
応力＝力÷面積＝貫／坪＝貫／（平方尺＊係数その2）
いちいち、坪とか升にするために係数をかけたり割ったり、やってらんない。
平方尺、立法尺がアリならどれだけ楽か。でも、尺貫法ではこんなの反則です。

ヤードポンド法もすさまじいです。
体積で、エーカーフィートなどというワケわかんないのがあります。
※エーカーフィートは、１エーカー＊１フィートで、約1250ｍ3。立方体じゃない！
・単位は12進（など）で変わるから3で割っても割り切れる
というメリットはありますが、計算しやすさを如何に犠牲にしていることか。

ｃｇｓ系や工学単位系は、こんなに惨いことにはならないから、
ＳＩと比較する本命です。（ＳＩはＭＫＳの進化形なのでＭＫＳと比較する意味はあまりない。）

で、工学単位系の話ですが、これって、ニュートンのかわりにｋｇｆを使うから、
質量の1ｋｇ＝力の1ｋｇｆとなり、力学計算はＳＩより楽です。（重力加速度の9.8がいらなくなる。）
ただし地球限定。ではありますが、宇宙工学をごく稀な例外として、
現実には地球上の計算しかしません。
ですので、欠点が欠点にならず、土木建築では、結構ｋｇｆにこだわります。（現在はＳＩです。法律は法律。）
そして、ｋｇｆが廃止された結果何が起きたか？
ｋｇｆをニュートンに換算するときに混乱がおきた。
１ｋｇｆ＝９．８Ｎなんだけど、
１ｋｇｆ≒１０Ｎで換算する場合もあり、設計基準の数値が入り乱れた。
重力異常で10.0m/s2といったすさまじい値を示す地域は地球上に存在しない。
結果的に、計算精度が工学単位系アリの頃よりある意味で悪くなった。
と、これが、ＳＩ単位に統一したためのヤミの部分です。

回答No.1

tanchotn

参考になるサイトの情報は持っていませんが、私の経験です。よろしければ参考にして下さい。エネルギーのＳＩはＪです。熱もエネルギーなのでcalからＪに統一されました。現在、高校の化学や物理の教科書には、単位としてcalは排除されています。ただ、「１ｇの水の温度を１Ｋあげるのに必要な熱量が１cal」とする定義は感覚的にわかりやすいものでした。
あと、日本の伝統的な面積単位「坪」は、畳何枚分かがすぐにわかるので、建てられる家の広さの見当がつきやすい、という利点がありますね。