荷重をニュートンで表現するのは変では？

質問

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？

回答No.14

hitokotonusi · ベストアンサー

＞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。

お礼

回答有難うございます。

＞＞では日常の力の単位は何ですか？
当然ニュートン。

確かにヘクトパスカルはニュートンですが、普通の人が日常でニュートンは用いないと思うのですが？
普通の人が日常でニュートンを用いるなら重さもｋｇからニュートンに変更すべきでしょう。
（物理の言い方と一般言い方が同じになる。）

納得出来ないものがありますがこれ以上は質問しません。

回答No.13

hitokotonusi

＞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。

お礼

＞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。

では日常の力の単位は何ですか？

回答No.12

hitokotonusi

＞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。

お礼

回答有難うございます。

＞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。

まとめると次になると思います。
hitokotonusiさんの考え
日常：重さ（＝質量なので）ｋｇ、力（重さを準用して）ｋｇ
学術世界：重さ（＝力）Ｎ

私の考え
日常及び工学：重さｋｇ、力ｋｇ
学術世界（物理）：重さ（＝力）Ｎ
工学を日常に入れるか、物理に入れるかの違いですね。

回答No.11

hitokotonusi

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。

お礼

回答有難うございます。

＞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？

違います。
物理表現では「このリンゴの重さは１００ｇです。」は間違いで、「このリンゴの重さは１Ｎです。」というのが正解です。（kg重とかkgｆという単位は現在存在しません。）
でも日常生活（及び工学の分野）では１００ｇのまま良いではないかというのが私の主張です。
（１Ｎに変えても良いのですが、有る程度混乱が生じるから）

回答No.10

hitokotonusi

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。

お礼

＞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？

体重計の目盛りに「kgf」,「kgw」,「kg重」と記載されていますか。
よく見て下さい。体重計の目盛りは「kg」と記載されています。

回答No.9

elpkc

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。

お礼

回答有難うございます。

＞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。

学校の物理はメートル法を使っているのでしょうか？

回答No.8

hitokotonusi

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。

お礼

回答有難うございます。
この「りんごの重さは幾らですか」の質問に「１００ｇです」と答えるか「１Ｎです」と答えるかの質問です。
物理では「１００ｇです」は間違いです。
　　　　「１Ｎです」が正解です。
ここまでやるのというのが私の疑問です。

回答No.7

pasocom

＃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。

お礼

回答有難うございます。

＞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
「重さ」とは物理用語でいえば地球表面の「重力」であり「力」です。「質量」ではありません。

「重さ」は「力」であり、「質量」ではありません。従って物理の表現を一般でも用いるなら「肉１Ｎ、100円」というのが正しく「肉100ｇ、100円」というのは間違いです。
そこまでやるの？というのが私の疑問です。（やらないのなら力の単位としてのｋｇを残すべき）

回答No.6

麻野 なぎ（@AsanoNagi）

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。

お礼

回答有難うございます。

回答No.5

麻野 なぎ（@AsanoNagi）

「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。

お礼

回答有難うございます。
質問を投稿してから気になって、本屋で立ち読みしたのですが、
中学１年の理科で、質量＝ｋｇ、力＝Ｎと厳密に区別していました。
但し、問題には「質量１ｋｇの水の重力を１０Ｎとして圧力を求めなさい」との但し書きがありました。
これは仕方が無いのかも知れません。

しかし厳密にいうなら「体重計」は重さ＝重力＝力なのだから目盛はｋｇではなくＮにすべきでは？
又は「体重計」では無く「体質量計」と名称を変えてｋｇをそのまま使うかでは？

回答No.4

hitokotonusi

どうでしょうかといわれても、現在では、kgfで表示する計測機器の販売及び販売目的の陳列、及び、kgfを使用した商取引は法律で禁じられています（計量法第8条、9条）。

ニュートンは国際単位系の力の単位ですが、国際単位系というのは物理のためにあるものではありません。国際単位系は物理を含むサイエンスのみならず、工学、産業、商業、医学などありとあらゆる分野を対象としたものです。そもそもが国際単位系は商取引上の必要性から生まれたものです。製造した機械類を輸出入する場合に、各国の基準がまちまちだと非常に困りますよね。実際に産業革命当時、これで非常に困ったのでフランスのタレーランの提唱によってメートル条約ができ、現在の国際単位系に発展していきました。

たこ壷的な研究室内で通用すればいいものであればどんな単位を使おうがその人しだいですが、いざその成果を外に向けて出そうとしたときに、国際基準に合わないというのは非常に困ります。サイエンスならまだしも、工学だと産業に直結していますから、余計困るんじゃないですか。

お礼

回答有難うございます。
質問を投稿してから気になって、本屋で立ち読みしたのですが、
中学１年の理科で、質量＝ｋｇ、力＝Ｎと厳密に区別していました。
但し、問題には「質量１ｋｇの水の重力を１０Ｎとして圧力を求めなさい」との但し書きがありました。
これは仕方が無いのかも知れません。

しかし厳密にいうなら「体重計」は重さ＝重力＝力なのだから目盛はｋｇではなくＮにすべきでは？
又は「体重計」では無く「体質量計」と名称を変えてｋｇをそのまま使うかでは？