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質量と重量の違いとは？質量の測定方法とは？
- 質量は物体を構成している物質の量を指し、測定場所に関係なく値は変わりません。
- 一方、重量は物体が地球上の重力に受ける力を指し、測定場所によって値が異なります。
- 質量ははかりを使用して測定しますが、地球上では測定結果を9.8ｍ/s²で割ることで重量を求めることができます。
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判り易く云えば、（判り難いかも？？） 地球上では、地上でも、富士山（エベレスト）の頂上でも、重量計測値は略同じ。 では、空気の体積は、 ☆ 地上（1気圧）で、1m3の体積の空気は、 ★ 富士山の頂上では、*.*m3の体積に ★ エベレストの頂上では、*.*m3の体積に ★ 0.5MPaの圧縮空気内では、0.**m3の体積に と、わりと最近は実感できます。 <多分、500年前では、殆どの人は実感できなっかたでしょう> それと、同じで、地球上の１Ｇ環境が沁みついているのでしょう！ 数百年前は、地球の地上付近での現象が基準でしたが、 文明が発達して、地球の上空や海底、月等の地球外…、でも取り扱える単位が必要なので 判り易く云えば、質量は大きさ、重量は地球が引き付ける力（引力）です。
私も慣性モーメントと重量慣性モーメントの違いについて考えていて、重量と質量の違いについて当質問を拝見し、以下に整理してみました。 重力単位で力の単位はkgfです。 SI単位では力の単位はN（ニュートン）ですので下記で式にしてみます。 1Ｎ＝0.102kgf（JISハンドブックの単位の換算率表を参照） なお、1Nとは質量1kgの物体に1m/s^2の加速度を与える力ですので 1Ｎ＝1kg・m/s^2 となります。 上記の２つの式を合せると 0.102kgf＝1kg・m/s^2 となり、0.102kgfを1kgfに置き換えると 1kgf＝9.8kg・m/s^2＝1(kg)*9.8(m/s^2) になります。 これにより1kgfというのは1kgの質量に9.8m/s^2の加速度をあたえる力ということになります。 したがって、9.8m/s^2の重力加速度を受ける地球上では1kgfの重量の物体の質量は1kgということでいかがでしょうか。
「さらに素朴な疑問ですが、地球上の体重計で60ｋｇなら、天秤で測ると、60ｋｇになるんでしょいか」 ですが、天秤で量るということは、比較している分銅と、 受けているいる万有引力が等しいということです。 月面でも、同じ場所で静止しておれば、 質量が等しければ、万有引力が等しくなります。 よって、60kgの分銅で、つりあいます。
既に回答が寄せられていますので、重複は避けて、この質問のよって来るところを勝手に類推して、この問題を雑学的に考えてみます。 原子レベル、宇宙レベルの(理論)物理学の世界では、重力単位の意義を実感しない絶対単位、質量(M,kg)であり、地球の重力場で生活している人間レベルでは持ったときの重さ、重力単位、力(F,kgf)である。 国際単位系SIに対し、身近な経験概念である力や重さを、わざわざこ難しい抽象概念である質量と加速度の積に定義しょうとする愚行である、という識者もいました。
あまり難しく考えないほうが良いと思います。 質量はおっしゃるように物体を構成している物質の量の事。 重量（重さ）は物体を地球が引っ張る力と考えてください。 これが一番簡単な考え方です。 質量の測り方は簡単に天秤で量ると高校物理で習いましたよね。 こうして量ることによりたとえ月で量っても同じこになります。 重さはたとえば体重計に地球上で60ｋｇの人が月に行って同じ量り方をすれば10ｋｇになるというのは有名な話ですよね。 要は物体を引っ張る力は地球と月では6倍違うということになります。 計算方法、考え方は回答（3）さんのおっしゃるとおりだと思います。 参考になれば幸いです。
お礼
ご回答ありがとうございました。 さらに素朴な疑問ですが、地球上の体重計で60ｋｇなら、天秤で測ると、60ｋｇになるんでしょいか？
私の思うには、 質量 akgについて、地球による重力は、 F=K*Ma*a/R^2 (N) です。ここで、Kはある定数、Rは地球半径(m)、Maは地球質量(kg) 質量1kgであれば、この数字は、約9.8Nです。これが1kg重です。 ただし地球の形や内部の密度分布で、受ける重力は異なります。 ジオイドというのがあります。 質量をはかる方法としては、 (1)地球上では、重力を使って天秤ではかる（同じ地点では同じ質量のものは同じ重量）です。そのためにはつりあうべき校正された質量の物体が必要です。 電子天秤などは、校正された質量の物体ですでに目盛りが打たれています。 なお、質量の単位であるKgのみが人工物であるKg原器によって定義されており、このKg原器による校正が必要です。 (2)加速度の原理を使用する。 A：質量分析装置があります。 ・荷電粒子の、電界中で一定距離間の飛行時間を計る ・既知速度の荷電粒子の、磁場中での回転半径を計る（ローレンツ力） これらは基本粒子の質量測定に使用されますが、加速度運動する粒子は、 電磁放射により、運動エネルギーが減少してしまう。 また、高速度粒子の質量は、高速運動により増加するといった、相対論的な問題が出てきます。 B:その他の加速装置や、振動装置(振動数と振幅)により計る (1)(2)ともに校正された既知の質量のものが必要です。 なお、Kg原器を人工物でなく、分子量とアボガドロ数で決める方法が、研究されているようです。 地球上の重力で計る場合、地球の自転による遠心力が、重力から減じられます。 遠心力はm*r*ω^2(最も簡単に円運動とした場合)で、mは質量ですから、 同じ場所では同一質量に対して働く遠心力は同じですので、 校正された質量のもの(分銅)があれば、天秤で測定できます。 追記ですが、Kg原器が、なぜ確実に1kgであると保証されているか、私には解りません。 追記です。回答(5)さんに感化されてのものです。 理論物理学では、質量はエネルギーです。 特殊相対論では、E = m*c^2 mは物体の質量です。 前回、高速粒子は質量が増大するといいましたが、 厳密には、加速に際し、より大きな力が必要になると言うことです。 F=m*(dv/dt)*(1-v^2/c^2)^(-3/2) ここで、cは光速です。 この、(1-v^2/c^2)^(-3/2)の因子が、v->cで、∞となり、 粒子の質量が、加速に際し、重くなった様に振舞います。 運動している物体のエネルギーは近似的に、 m*c^2 + mv^2/2です。 万有引力は質量によって発生するポテンシャルによると思いますが、 詳細尾は一般相対性理論で、論議されているのでしょうか？ 私には解りません。 回答(3)に誤記がありました。 「電子天秤などは、校正された質量の物体ですでに目盛りが打たれています。」 ではなく、既知の質量の分銅で校正する必要があります。 よって、電子天秤の位置を移動させると、再校正する必要があるそうです。 参考： http://www.shimadzu.co.jp/balance/hiroba/bean/bean06.html
お礼
ありがとうございました。 鋼材表とか見ると、質量（ｋｇ）で表示されているものがあったで、本当に質量かひょっとしたら重量なのか、困惑してしまったので、今回のような質問をさせて頂きました。 質量についてはいろいろな定義があるのですね。
はい、はかりで測った値は正しくはＫｇｆです。が、これは重力加速度が９．８ｍ／ｓ＾２である前提で 質量の値と一致するように目盛りが打ってあるのでわざわざ９．８で割る必要はありません。 もしＮ（ニュートン）で表示される秤があればおっしゃるとおり９．８で割ってください。 で、物理実験などで厳っ密に「質量」を測りたい・・・というならば あらかじめ測定地点の重力加速度を実測して（案外違うものです）秤を校正するか、 正確に１ｍ／ｓ＾２で加速できるレールでも作ってそこに被測定物を載せて 加速に要する力を測る・・といったところですか。
お礼
ありがとうございました。
質量の単位はｋｇだったかと思います 9.8ｍ/ｓ＾２で割るとその数値の単位が、、、ややこしくなるので やめた方がいいと思います
お礼
ご回答ありがとうございました。 質量ってどこで測るのでしょう・・・？
お礼
ご回答ありがとうござました。 この定義を参考にさせて頂きます。