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機械設計をやっている管理人が
本記事で、以下をわかりやすく解説します。
【高校物理】質量と重さの違い
⇩本記事を以下の方におススメです⇩
学校で質量と重さ
について教わったけど
結局わからなかった
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
簡単に言うと
質量は物体そのものの重さ
重さとは
重力環境下での測定値
となります。
前回の記事：
重力と力の違いについて
以下の記事で解説しました。
今回は重力によって引き起こされる
”重さ”に関する解説です。
結論
質量とは
質量とは物体そのものの重さです。
無重力環境や重力環境問わず質量は一定になります。
つまりは、物体の加速させにくさですね。
単位はkg
重さとは
重さとは重力環境下にある物体が
重力加速度の影響により質量に比例する
落下する力として実感する”力”です。
こちらは重力加速度の影響によるものなので、
宇宙空間では0となりますし、月では1/6となります。
単位はkgf kg重と記載する場合もあります。
質量の解説
質量とは物体そのものの重さです。
物体そのものの重さですので
地球上でも月でも宇宙空間でも質量は同じです。
それに対して重さは
月では地球の1/6になりますし
宇宙空間では重さは0です。
特に宇宙空間では重力がないため、
そもそも重さを測ることはできませんが、
質量は持っていると理解してください。
力を求める式は、以下の記事でも解説しましたが
力（加速力）＝質量×加速度
です。
繰り返しますが、この時の質量は
地球上でも宇宙空間でも月でも変わりません。
ということで、結論的には
物体の加速させにくさ
ですよね。
従って、加速だけで考えた場合
どんな質量の物体でも
地球より月でのほうが加速させやすい
ということはありません。
質量は、地球で測定した重さを基準としています。
なので、
数値だけで見たら地球上では質量と重さが、
たまたま同じ数値になりますが
概念としては別物です。
重さの解説
重さとは重力環境下で測定した場合に
質量と重力加速度に比例した落下する力の値です。
6‹kg›の質量の物体の重さを量った場合
地球上では6‹kgf›になるし、月では1‹kgf›になります。
私達が地球上で”はかり”を使い
重さを測定していますが
それは、物体が地球の重力加速度9.8‹m/sec²›の
影響を受けた落下する力を測定しているのです。
地球での重さの計算式は以下となります。
重さ‹kgf›
＝質量‹kg›×各環境下における重力加速度‹m/sec²›÷9.8
となります。
何故最後に9.8で割っているか？
それは、質量自体が地球で観測したものを
基準にしているからです。
では、地球で10kgの物体を秤で測定した場合の
重さを求めてみましょう。
質量10‹kg›の地球での重さ‹kgf›
=10‹kg›×地球の重力加速度9.8‹m/sec²›÷9.8
=10‹kgf›
となります。
では、
月で測定した場合の重さを求めてみましょう。
よく月の重力は地球の重力の1/6と言いますが、
正しくは、
月の重力加速度が地球の重力加速度の1/6です。
質量10‹kg›の月での重さ‹kgf›
=10‹kg›×地球の重力加速度1.62‹m/sec²›÷9.8
=1.65‹kgf›
月での重さは1.65kgとなり、
月で測定した重さは地球で測定した重さの
1/6となっていることがわかります。
このように重さとは、
重力があって初めて
測定できる概念だと理解できます。
質量と重さが及ぼす影響
質量は、重力環境に関係ない物体
そのものの重さです。
従って、
質量は物体の加速させにくさ
と言い換えることができます。
なので月だろうが地球だろうが宇宙空間だろうが
物体の加速させにくさは同じです。
しかし、
重さは質量と重力加速度に起因
するものです。
従って、質量と重力加速度に影響される
- 摩擦力
- 重力そのもの
に影響します。
重力の式は以下です。
重力‹N›=質量‹kg›×重力加速度‹m/sec²›
摩擦の式は以下です。
摩擦力‹N›
=質量‹kg›×重力加速度‹m/sec²›×摩擦係数‹無次元›
これらの値に影響をしてきます。
まとめ
- 質量とは物体そのものの重さ
- 質量は地球でも月でも宇宙空間でも変わらない
- 物体の加速させにくさは、どの環境でも変わらない
- 重さとは重力環境下で測定した値
- 重さは、質量と重力加速度に比例する
- 重さは重力起因である、摩擦や重さに影響を与える
⇩慣性運動と力の基礎 まとめ記事です。⇩
