Pa（パスカル）について

質問

理解したいのですが、どうも自分の答えがあたっているのか
疑問ですので、教えてもらえないでしょうか。

これから、ここに書くことは、前にこのサイトに返答をした方たちの文書をそのまま書いているところがかなりあります。返答をした方たちの文書を見て理解し、また、疑問もできたこともあり、そのまま使わせてもらいました。今から述べているものは考え的にあたっているか、おしえていただきたいです。

Pa（パスカル）は圧力の単位
1平方ｍの面積に1Nの力が働くときこの圧力を1Paといいます。
大気圧は1平方ｃｍに1.033ｋｇ重の力が働きます。1平方ｍは10000平方ｃｍだから1平方ｍには10330ｋｇ重、10330ｋｇ重は10330ｘ9.81＝101300Paとなります。
大気圧＝101300Pa　（＝1Pa）（1平方ｍの条件の中で）
＝101300N/m＾2
＝10000ｋｇｆ/ｍ＾2
＝10トン/ｍ＾2
となる。なぜこうなるかは
１[kgf]は、質量1[kg]の物体を標準重力加速度（g=9.8[m/s^2]）のもとで量った重量（重量は質量に重力がかかったときの力です。）として定義されます。質量mの物体にかかる重量はmgですから、1[kg]の質量にかかる重量は
1「kg」*9.8「m・s^2」=9.8「kg・m/s^2」=9.8[N]
となります。逆算すれば、
1[N]=1/9.8[kgf]=0.102[kgf]
となります。
概算ではおよそ１桁違うと考えれば良いので、

101300N/ｍ＾2をｋｇｆに変換するときは1Nは0.102ｋｇｆなので、101300N/ｍ＾2　ｘ　0.102　＝　10332.6ｋｇｆとなる。
この値はだいたい　10トンの値になり、
約10332ｋｇ重＝約10トンとなる。

長い文になってしまいすみませんでした。

あと何点か質問があります。　
I.1MPaは1000000Pa　ということは101300Paｘ10が約1MPaになるのでしょうか？
II.とすると、10トンに10倍した値が1MPa　の圧力の値になる。ということは1MPaは約100トンの圧力ということになるということでしょうか？
III.もしそうなると、SS400を例として使うと400MPa なので、400ｘ100＝40000　の引張り強さになる、もし、サイズなどを入れない場合はこれで会っているのでしょうか？

とても長い質問になってしまいましたが、どうかよろしくお願いします。

回答No.3

ohkinu1972

SS400の400MPaは応力で、大気圧の方は圧力です。

この圧力と応力はどちらもPaを使いますが、相場と言いますか、
感覚がだいぶ違いますので相互に換算して理解するのは、
あまり得策ではない様に思います

SS400は昔の言い方ではSS41といい41kgf/mm2の強度と言っていました。
400MPaは400/9.8kgf/mm2=約41kgf/mm2
なので分かるかと思います。
応力はmm2あたりで考えると鋼の強度が概ね2桁kgfで表せて値的に使いやすいので、
kgf/mm2で表すのが一般的でした。

ここで41kgf/mm2は1mm角の棒で41kgの物を吊り下げられると言うことです。
これを1m2つまり1m角とすると面積は1000000倍になりますので、
41000000kg=4.1万トンの物を吊り下げられます。

一方圧力の方はkgf/cm2を使うのが一般的でした。
これは1気圧でほぼ1kgf/cm2となり、分かりやすかったからです。

これがSI化にともなってどちらもPaで表すようになり、
圧力と応力ではcm2とmm2で100倍違うので、
それぞれは数値としてはちょっと分かりにくくなりました。

同じ単位ではあるのですが、応力と圧力はそれぞれ分けて考えられることをお勧めします。

お礼

なるほど、よくわかりました。とても参考になりました。ありがとうございました。

回答No.2

AoDoc

単位の関係を整理した方がよいと思います。
1気圧は下記のように定められています。有効数字4桁で、以下単位の関係を示します。

1気圧＝101325 Pa ≒101300 Pa= 101300 N/m^2 =0.1013 MPa
1 MPa = 10^6 Pa

●　[N]と[kgf]との関係は　　　1kgf=9.807 N 、 1 N =0.1020 kgfとなります。

●1気圧に出てくる力[N]を[tonf]に直すと
　101300 N =101300×0.1020=1.103×10^5×1.020×10^(-1)=1.033×10^4 kgf=10.33 tonf
　ただし、1tonf=10^3 kgf
となります。

●102.0 tonf/m^2が1Mです。

1 MPa=10^6 Pa=10^6 N/m^2=10^6×0.1020 kgf/m^2=1.020 ×10^5 kgf/m^2
= 1.020×10^2 tonf/m^2=102.0 tonf/m^2
　　∴1 MPa=102.0 tonf/m^2

　M(メガ)は、ギガ、キロなどで使われている何乗の代名詞のようなものです。
　10^9 G(ギガ)、10^6 M(メガ),　10^3 k(キロ)･･･

●SS400
400 MPa=400×102.0 tonf/m^2 =4×10^2×1.02×10^2×10^3 kgf/m^2=4.08×10^7 kgf/m^2

　1 m^2 = (1000mm)^2=(10^3)^2 mm^2=10^6 mm^2

　400MPa=4.08×10^7 kgf/m^2 =4.08×10^7 /(10^6) kgf/mm^2 = 4.08×10 kgf/mm^2
　= 40.8 kgf/mm^2
　1mm^2の断面積の材料は、40.8 kgfの荷重に耐えられるという妥当な値になります、

　また、次の関係があり、材料力学では、荷重を[N]長さを[mm]で計算すると応力は単位換算する必要なく[MPa]の値が得られます。

1 MPa=10^6 N/m^2 = 10^6 N/(10^6 mm^2)=1 N/mm^2

お礼

AoDocさんありがとうございました。とても参考になりました。

回答No.1

sanori

一昨日の方ですね。
こんばんは。

＞＞＞
大気圧＝101300Pa　（＝1Pa）（1平方ｍの条件の中で）
＝101300N/m＾2
＝10000ｋｇｆ/ｍ＾2
＝10トン/ｍ＾2
となる。

いえ。
１０１３００Ｎ／ｍ^2　＝　１０１３００÷９．８ｋｇｆ／ｍ^2
　＝　１０３００ｋｇｆ／ｍ^2
です。

＞＞＞
101300N/ｍ＾2を　ｋｇｆ　に変換するときは1Nは0.102ｋｇｆなので、
101300N/ｍ＾2　ｘ　0.102　＝　10332.6ｋｇｆとなる。
この値はだいたい　10トンの値になり、
約10332ｋｇ重＝約10トンとなる。

正しくは、
---
101300N/ｍ＾2を　ｋｇｆ／ｍ^2　に変換するときは1Nは0.102ｋｇｆなので、
101300N/ｍ＾2　ｘ　0.102kgf/N　＝　10330ｋｇｆ/m^2　≒　１０トン／ｍ^2
となる。
---
です。

＞＞＞
I.1MPaは1000000Pa　ということは101300Paｘ10が約1MPaになるのでしょうか？

そうですね。

＞＞＞
II.とすると、10トンに10倍した値が1MPa　の圧力の値になる。ということは1MPaは約100トンの圧力ということになるということでしょうか？

そうですね。
１ＭＰａ　＝　１０^6Ｐａ　＝　１０^6／９．８　ｋｇｆ／ｍ^2
　≒　１０^5ｋｇｆ／ｍ^2
　＝　１００トン／ｍ^2

＞＞＞
III.もしそうなると、SS400を例として使うと400MPa なので、400ｘ100＝40000　の引張り強さになる、もし、サイズなどを入れない場合はこれで会っているのでしょうか？

断面積を指定しないと引っ張り強さは求めることができません。

仮に断面が１平方メートルだと宣言すれば、確かに
４００ＭＰａ　＝　４×１０^8Ｐａ　＝　４×１０^8／９．８　ｋｇｆ／ｍ^2
　≒　４×１０^7　ｋｇｆ／ｍ^2
　＝　４×１０^4　トン／ｍ^2
　＝　４万トン／ｍ^2
とはなりますが。

以上、ご参考になりましたら。

お礼

Sanoriさん今回もありがとうございました。わからないことが、すこしづづわかってくる感じです。とても助かっています。