「重さ」の版間の差分

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'''重さ'''(おもさ)あるいは'''重量'''(じゅうりょう)とは、その物体に働く[[重力]]の大きさ、および、[[慣性力]]の大きさを言う。また、力から転じて(力の次元とは全く異なる)'''重量'''を表す意味も用いられる。
 
== 概要 ==
物を手に持った時に「重さ」を感じるのはその物が[[地球]]の[[引力]]によって[[手]]に[[力]]を及ぼすためである。また、吊るされた梵鐘などを手で揺らそうとする時に「重さ」を感じるのは慣性力が手に力を及ぼすためである。この場合どちも我々は「重い」と表現するが、これは古来から重力加速度による重力と加速による慣性力に密接な関係があることを経験上知っていたためである。地球上の場合、[[質量]]が1[[キログラム|kg]]の物体にかかる重力は約9.8N([[ニュートン]])となる。また、この同じ重力を1kgw([[キログラム重]])または1kgfと表記する。重量は[[ばねばかり]]等で測定される。
 
質量と異なり、は重力加速度に比例して変化するため、同じ物体でも別の天体上では異なる重さ(重力)になり、また地球上でも場所によっては異なる重さ(重力)になる。そのため、重量を重力を使って量る簡便な[[ばねばかり]]を使う場合は基準が設定されている。{{seealso|重力}}なお、古代から使われてきた'''[[天秤ばかり]]で量った重量'''は重力加速度に依らず一定であり、この場合[[一般相対性理論]]の[[等価原理]]によれば重量と質量は厳密に一致する。また、物質の'''慣性力'''を意味する「重さ」も重力加速度に依らず一定である。
 
== 質量と重さ・重量・質量 ==
上記のように、重さを'''重力'''と捉えた場合、重力は重力加速度によって異なるので、重さはそれぞれの物体に固有の性質ではない。それに当たるのは質量であるがしかし、古くからこれらは重さと重量が同一視されてきたのは、地球上では、物体は質量にほとんど比例した大きさの力で下向きに引かれるため、この引く''''''を物体の性質と見なしたの'''重'''(つまり質量)と呼んだためである。この捉え方は、人間が手に持って重力から重量を推測する場合や、重力で延びるばねの目盛で重量を量るばねばかりなどの計量器に当たる。これは地球上では重力加速度がほぼ一定であることを利用したもので、ばねばかりは小型で便利なため広く使われている。
 
一方、天秤ばかりによる計量や慣性力のように、重さを'''重力'''ではなく'''重量'''と捉えた場合、重量と'''質量'''が厳密に一致することは数々の実験で証明されている。重力加速度による重力と加速度による慣性力が比例することは[[ニュートン]]の時代にかなり正確に測定されていたため、天秤ばかりによる重量と質量が同じであろうということはニュートンも熟知していたが、彼は慎重にも重量という言葉を使わず「密な物」という表現をしており、また質量という言葉も作らなかった。これはまだ重量と質量が厳密に一致するかどうかニュートン自身確信を持てなかったためである。その後の物理学者も同様に確信が持てなかったため重量に代わる言葉として「質量」を使い出したが、[[アインシュタイン]]の時代になるとかなりの精度で重量と質量が一致することが実験で明らかになっていたため、アインシュタインが等価原理を考え出すことが出来たのは有名な話である。
この力は重力であるが、これは元来は質量を持つ物体の間に働く力で、[[ニュートン]]は[[万有引力]]と呼び、その力について以下の特徴を指摘した。
*両者の重心を結ぶ直線上に、互いに引き合う方向に働く。{{要検証|date=2011年8月}}
 
このように現在では(天秤ばかりでの)重量と質量が厳密に同じであることがわかっているが、重量は重力で量るものという誤解から物理学等では曖昧さを排除するため「質量」という言葉を使い、現在では一部のパンフレットなどで製品の重量を「質量」と書くものさえ現れている。これは昔の人が質量のことを「重さ」そして「重量」と表現したのを、物理学者の慎重な態度により「質量」と言い換えたのが広まったためであり、今では「重量」を「質量」に全て置き換えても違和感がない時代となった。これを逆に言えば「質量」を「重量」と置き換えても変わらないことになり、意味が分かりにくい「質量」よりも馴染み深い「重量」の方が教育上も好ましいのであるが、「質量」の表現が増えて「重量」が使われなくなることは間違いない。これは誤解によって起こる言葉の本末転倒の一例である。
*その力は両者の質量の和に比例し、距離に反比例する。
 
== 重さが量れない場合るときの注意 ==
しかし地球上で人間が物体を扱う場合、その対象はいくら大きなものでも地球に比べれば無視できるほど小さい。また、地球はほぼ球形であり、その大きさは人間に比べてはるかに大きいから、その範囲での距離は地球直径に比較すればほぼ無視できる。そのため、地上で物体を扱う場合、その物体間の引力は地球との間の重力に比べて圧倒的に小さいため、地球とその物体との間の引力だけを考えてよい。また、物体の質量は地球に比べて圧倒的に小さいので、実際には両者の和ではなく、対象の物体の質量に比例した力がかかると見なせる。結果として、地球上の物体は、その質量に比例した力がかかることになるので、これの大きさを質量とみなしても実用上の問題は生じず、むしろ便利である。
実際には、古くから重ばね秤が発明れると重力を元に物体の量を扱うことが行われた来た。ニュートンらによる理論は、それが実用上は問題ないことを裏付け、同時にわずかながら違いがあること、普通の地上でない場合には様々な誤差が生じること等を示したとも言える。実際的には地上でも地域によって重力の大きさには違いがある。
 
上記のように、地球上において重を質量のように見なして普通には困難はないが、実際にはまずい場合もある。たとえば地球表面は[[真空]]ではないから、そこに存在する物体は必ず[[浮力]]を受けるため、発生した浮力で見かけの重力を補正する必要がある。人間の活動は普通は空気中で行われ、空気は人間の意識して扱う大抵の物体よりはるかに小さな密度を持つため、普段はこれに気づくことは少ない。しかし、このために空気の重さはないとの感覚が流通している。また、熱気球のように上昇するものに対して、重さと反対の「'''軽さ'''」という性質があるとの判断も過去には存在した。
ばねばかりはこの力をバネの伸びで測定する装置である。[[天秤ばかり]]は二つの物体にかかる力の大きさを比較することで、既知の質量の物体を元に未知の質量を求めるものである。
 
== 重さが量れない場合 ==
実際には、古くから重さを元に物体の質量を扱うことが行われた来た。ニュートンらによる理論は、それが実用上は問題ないことを裏付け、同時にわずかながら違いがあること、普通の地上でない場合には様々な誤差が生じること等を示したとも言える。実際的には地上でも地域によって重力の大きさには違いがある。
 
上記のように、地球上において重さを質量のように見なして普通には困難はないが、実際にはまずい場合もある。たとえば地球表面は[[真空]]ではないから、そこに存在する物体は必ず[[浮力]]を受ける。人間の活動は普通は空気中で行われ、空気は人間の意識して扱う大抵の物体よりはるかに小さな密度を持つため、普段はこれに気づくことは少ない。しかし、このために空気の重さはないとの感覚が流通している。また、熱気球のように上昇するものに対して、重さと反対の「'''軽さ'''」という性質があるとの判断も過去には存在した。
 
== 拡張された意味 ==
古来は重さと重量は質量と一視されてきじ意味だっが、その意味では一般概念としての'''重さ'''はむしろ質量に当たると見ても良いであろう。下に挙げる歴史的あるいは慣用的な重さの単位も、その意味するところは質量と見るべきである。また、一般的な用法としてはむしろ[[密度]]を念頭に使うことも多い。たとえば「[[鉄]]は[[綿]]より重い」というのはこの例である。
 
また上の意味から派生して、質量ではかれない概念的な物事の重大さを表す。この場合は「重み」や「重き(を置く)」の語が使われることが多い。重みという場合に、「のしかかる」ものとの印象があるのは、重さの性質を如実に反映している。重点とも言う。
 
== 重量グラム以外の重さの単位 ==
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