重さ(おもさ、weight)または、重量(じゅうりょう、weight)は、物体についての厳密な物理量ではなく、日常語として使われる文脈では、全く異なる次の2つの意味がある。

  1. 物体の質量(mass)の意味。計量単位キログラム(kg)
  2. 物体に働く重力の大きさ、すなわち(force)の意味。計量単位はニュートン(N)

かつては工学分野においては、物体の質量とそれが及ぼす力(または荷重)を厳密には区別せずに議論や計算を行っていた(重力単位系)が、現在では厳密に区別している。

「重さ」、「重量」の曖昧さ編集

「重さ」は、日常語(和語)であり、日常一般の使い方では物理量として異なる2つの意味がある。一つは、物体の質量(単位はキログラム(kg))を意味し、もう一つは物体に働く重力の大きさ、すなわち(単位はニュートン(N))を意味する[1]。この2つの意味は暮らしの中では曖昧に使われている。それは地球上の日常の生活では、質量とそれが重力によって及ぼす力とを区別する必要が無いからである。多くの人は、大人になっても「重さ」という言葉を色々な場面で使う。質量も重力も密度圧力も、どれも「重さ」と言い表していて、「重さ」は「重さ」であると漠然と考えている[2]

小学校においては、重さは質量(mass)の意味のみが教えられる[3]。これに対して、中学校においては、「重さ」は力(重力の大きさ)(force)であると教えられて、質量とは区別される。そして質量の単位はキログラム(kg)であり、重さの単位はニュートン(N)であると教えられる。

「重さ」の漢語表現は「重量」(英語は同じく、weight)であるが、これにも質量の意味と力(荷重)の意味の2つがある点で、「重さ」と同じ意味の語である。例えば、道路運送車両法は、車両総重量の語を車両総質量の意味で用いている(車両総重量の項を参照)。

英語・米国における曖昧さ編集

英語における重さや重量を表す一般語は en:weight であるが、これも質量の意と力(荷重)の意の両方があり紛らわしい(en:Mass versus weighten:weight#mass[4]

米国においても、商業用語と日常用語としては依然として weight の語が、しばしば間違って、mass(質量)の意味で用いられることがある。この点について、NISTは、国際単位系国際文書の米国版で、次項の1901年のCGPM声明に関連して、注意を与え続けている[注 1][注 2]

重量の語の明確化(国際度量衡総会の決定)編集

1901年の第3回国際度量衡総会(CGPM)は、重量(: poids: weight )という語の曖昧さを排除するために、次の声明を発出した。

質量の単位と重量の定義に関する声明;gn の協定値 (CR, 70)

国際度量衡総会によって、1889年9月26日の会合において満場一致で採択されたメートル法諸原器承認の文書に含まれている決定を考慮し、

あるときは質量(: masse: mass)に対して、あるときは力学的な力(: force: force)に対して使われている重量(: poids: weight) という用語の意味について、日常的な使い方の中にいまだに残っているあいまいさを取り除く必要を考慮し、国際度量衡総会は

1. キログラムは質量(mass)の単位であって、それは国際キログラム原器の質量に等しい[注 3]

2. 「重量」(weight)という用語は「力」(force)と同じ性質の量を示す。ある物体の重量は、その物体の質量と重力加速度の積であること、特に、ある物体の標準重量は、その物体の質量と標準重力加速度の積である

3. 標準重力加速度の値に対して国際度量衡業務で採用された数値は 980.665 cm/s2 であり、すでにいくつかの国の法律において明記されている[注 4]

ことを声明する。[5]

この声明により、重量の語の意義が明確になって、質量の語との混同がなくなったが、日常一般の使い方としては、依然として混同が起こることがある。

説明編集

この項以降は、「重さ」は力(単位はニュートン)の意味で用いる。

物を手に持った時に「重さ」を感じるのはその物が地球引力によって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、日常語としてはどちらも「重い」と表現するが、これは古く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1kgの物体にかかる重力は約9.8N(ニュートン)である。この力をかつては1キログラム重(1 kgf)と称していたが、1999年以降は、この計量単位は、計量法の規定により、取引・証明に用いることは禁止されている。

重力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になり、また地球上でも場所によっては異なる重さになる。そのため、質量を重力の大きさを介して量るばねばかりを使う場合はその地点の重力加速度の違いによって調整ができるようになっている。天秤ばかりの場合は、分銅の質量とバランスによって質量を量るので、その計測値は重力加速度に依らず一定である。

宇宙船の中での体重測定のように、物質の慣性力の大きさから質量を計量する場合は、その質量は重力加速度に影響されない。

質量を量るときの注意編集

地球上において厳密な質量を量る場合には、空気による浮力の大きさを考慮して補正する必要がある。これは、天秤ばかりの場合も同じである[6]

派生した意味編集

派生した意味として、抽象的な物事の重大さを表すことがある。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、重さの性質を反映している。重点とも言う。

重さの計量単位編集

脚注編集

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注釈編集

  1. ^ NIST SP 330(SI)2019年版 p.46, 下欄 Editors' note: In the United States the term “weight” is used to mean both force and mass. In science and technology this declaration is usually followed, with the newton (N) the SI unit of force and thus weight. In commercial and everyday use, and especially in common parlance, weight is often (but incorrectly) used as a synonym for mass, the SI unit of which is the kilogram (kg). 訳:米国では、「weight」の語は、force(力)とmass(質量)の両方の意味で用いられる。科学技術分野においては、この宣言(1901年のCGPM)は通常守られている(単位はforce(力)したがってweight(重さ)のSI単位であるニュートン(N)を用いる)。商業上の使い方と日常の使い方では、特に俗用としては、weight の語は、しばしば(しかし間違って) mass(質量) の同義語として使われている(SI単位はキログラム(kg)である)。
  2. ^ NIST SP330(1981)p.18, 3d CGPM 1901, USA Editors' note. "In the USA, ambiguity exists in the use of the term weight as a quantity to mean either force or mass. In science and technology this declaration (CGPM(1901)) is usually followed, with the newton the corresponding unit. In commercial and everyday use, weight is often usedn in the sense of mass for which the SI unit is the kilogram." 訳:米国では、量を表す「weight」の語の使い方には、force(力)を意味するのか、mass(質量)を意味するのかについて曖昧さが存在する。科学技術分野においては、この1901年のCGPM声明は通常守られている(単位はニュートン)。商業上の使い方と日常の使い方としては、weight の語は、しばしば mass(質量) の意味で使われている(単位はキログラム)。
  3. ^ この定義は、2018年の第26回国際度量衡総会(決議1)によって廃止された。
  4. ^ この gn の値は、現在は排除されている単位であるキログラム重を計算するための協定参照値である。

出典編集

  1. ^ 有馬朗人ほか70名、(中学校教科書)理科の世界1、p.183 「くらしの中では,「重さ」を質量という意味でも重力の大きさという意味でも使うことがあるよ。でも理科では重さと質量はちがう意味で使うよ。」、2020年3月2日検定済、大日本図書ISBN 978-4-477031750
  2. ^ 「質量」をどう教えるか - ニュートンの質量の定義に戻って - 吉埜和雄・興治文子、新潟大学教育学部研究紀要第10巻第2号、p.127、6.重力と質量を区別しなくとも日常生活では不自由しない、2017年10月23日受理
  3. ^ 有馬朗人ほか58名、「たのしい理科3年」、p.166、もののしゅるいと重さ、「重さは, グラムというたんいで表され・・・」、2019年3月5日検定済、大日本図書、ISBN 978-4-477-03122-4、2021年2月5日再版発行
  4. ^ The American Heritage Dictionary, Second College Edition, p.1371, Houghton Mifflin Company, 1982, ISBN 0-395-32943-4 1)A measure of the heaviness or mass of an object. 2)The gravitational force exerted by the earth or another celestial body on an object, equal to the product of the object's mass and the local value of gravitational acceleration.
  5. ^ [1] BIPM 著、産業技術総合研究所 計量標準総合センター 訳 『国際単位系(SI)第9版(2019)日本語版』産業技術総合研究所 計量標準総合センター、2020年3月、126-127頁。 
  6. ^ 電子天びんを用いた真空中での質量測定 水島茂喜など、第 40 回真空に関する連合講演会プロシーディングス、2000-01-08

関連項目編集