質量とは?重量(重さ)との違いと単位について

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    さて質量と重量という言葉をご存知でしょうか。

     

    質量と重量はほとんど同じ意味として使用されていますが、
    実はこれらの言葉は意味が似ているようで違います。

     

    そしてほとんどの人は質量と重量の違いを理解していないように感じます。

     

    そこでこのページでは、
    質量と重量の違いについて簡単にまとめました。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.質量と重量の違いについて

    では質量と重量の違いについて見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと質量と重量の違いは、
    物体そのものの量なのか、物体に働く重力の大きさなのかです。

     

     

    質量は物体そのものの量のことなので重力によって値が変化することはないですが、
    重量は物体に働く重力の大きさのことなので重力の大きさによって値が変化します

     

    そして質量の単位には[g]や[kg]が使用され、重量の単位には[N](ニュートン)が使われます

     

    また”質量=m”、”地球の重力=g”とした場合、”重量=mg”で表されます(単位ではなく記号です)。

     

    さて質量と重量それぞれについて詳しく解説していきますね。

     

    質量(しつりょう)とは?

    質量(しつりょう)とは、物体そのものの量のことです。

     

     

    質量は物体そのものの量のことなので、重力の大きさが変わっても質量が変化することはありません

     

    質量の単位には[g]や[kg]が使用されています。

     

     

    私たちは普段から体重計で自分の体重を測定していますが、
    そもそも体重というのは体の重さではなく体の質量のことです。

     

    体重計に表示されている単位は[kg]ですよね(質量の単位は[g]や[kg])。

     

    なので体重計で測定しているのは体の質量なんですね。
    (つまり重力がかかっていない体そのものの量のこと)

     

    普通に測定すれば体の質量ではなく重量(重力がかかった値)が出てくるはずですが、
    一体どのようにして体重計では質量の値を出しているのでしょうか。

     

    それは簡単なことで、体の重量を測定してから質量に戻して表示しているんですね。

     

     

    上図のように体重計の中では体の重量を一旦測定したあとに、
    測定した体の重量から地球の重力gを割ることで質量に戻して表示しています。

     

    だから普段から私たちが見ている体重計に表示される値は質量[kg]になります。

     

     

    また学生の頃に実験をしていると思いますが、
    分銅(ふんどう)と上皿天秤を用いることで物体の質量を測定することができます

     

     

    分銅には1[g]・2[g]・10[g]・50[g]・100[g]のように様々なものがありますが、
    分銅の何[g]が示しているのは重量ではなく質量のことです。

     

    ですので分銅に書かれている何[g]という値は、重力がかかっていない値になります。

     

    例えば600[g]の分銅を上皿天秤の片方の皿の上に置いて、
    別の皿の上に何かしらの物体を置いて釣り合えばその物体の質量は600[g]ということです。

     

     

    上図のように物体と分銅それぞれに地球からの重力はかかりますが、
    両方の質量が同じであれば重力がかかっていても関係ありません。

     

    初めから分銅の質量が分かっているため同じだけの重力がかかっても、
    もう片方の天秤の皿と釣り合えば質量は同じになるということです。

     

    ちなみに上皿天秤と分銅を用いれば、
    地球以外の重力のところでも物体の質量を測定することができます。

     

    よく例として挙げられるのは月ですね。
    月は地球に比べて重力の大きさが約1/6です。

     

    質量は重量とは違って重力による影響を受けないので、
    先ほどの質量が600[g]の物体も地球のときと同じように600[g]の分銅と釣り合います。

     

     

    なので質量600[g]の物体は地球でも月でも重力が変わろうと、
    質量が600[g]ということは変わらないというわけです

     

    重量(じゅうりょう)とは?

    重量(じゅうりょう)とは、物体に働く重力の大きさのことです。
    (重さという言葉も重量と同じ意味です。)

     

     

    重量は物体に働く重力の大きさのことで、重力の大きさが変われば重量もそれに伴い変化します

     

    重量の単位には[N](ニュートン)が使用されています。

     

    以前は重量の単位に[kgf]や[kgw]が使用されていましたが、
    いま現在では重量の単位には[N]を使用するよう決められています。

     

     

    先ほど地球と月で重力の大きさが変わっても物体の質量は変化しないと言いましたが、
    物体の重量(重さ)についてはその場所の重力の影響を受けます

     

    なので地球ではある物体の重量が600[N]であったとしても、
    月では地球の重力の約1/6しかないのでその物体の重量は100[N]になってしまいます。

     

     

    このように重量[N]はその場所における重力の大きさによって変化するんですね。

     

     

    また体重計は重量を測定してから内部で重力を割る計算が行われていますが、
    あくまでも内部で行われる計算は地球の重力の大きさに設定されています。

     

    ですので地球の重力の大きさに設定されている体重計を月で使用すると、
    正しい計算が行われません(地球の重力の大きさで割られるから)

     

     

    上図のように体重計は地球の重力が割られるように設定されているので、
    地球の重力の約1/6である月では実際の質量の1/6に減ったように表示されます。

     

    なので正しい計算が行われません。

     

    以上が「質量とは?重量(重さ)との違いと単位について」でした。

     

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    2.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 質量とは物体そのものの量のことで、単位は[g]や[kg]が用いられる。
    • 重量(重さ)とは物体に働く重力の大きさのことで、単位は[N]が用いられる。
    • これらの違いは、その場所における重力の大きさによって変化するかどうか。

     

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