これから材料力学を学ぶにあたって、単位について知っておく必要があります。

例えばみなさんご存知でしょうが、長さの単位はメートル(m)、重さの単位はグラム(g)でしたね。

これは日常的にも使われているので、身近に感じるでしょう。

 

材料力学などの分野では、単位のグループ(単位系)として『工学単位系』と『SI単位系』などの2つに分類されます。

おそらく高校で物理を学んだ時に使った単位はSI単位系だったのでしょう。

この記事では、大学で初めて勉強する工学単位系を含めて、物理で使われるいろんな単位について紹介をしていきます。

 

 

材料力学で使われるSI単位系とは?単位について詳しく解説!

tani

 

では単位について紹介していきましょう。

SI単位系 工学単位系
質量 kg kg
重量 kgf
N kgf
圧力 Pa kgf/㎡
密度 kg/m³ kgf・s²/m⁴
モーメント N・m kgf・m

以上がSI単位系と工学単位系をまとめた図です。

高校ではみなさんSI単位系の方で物理を勉強してきたでしょう。

そんなSI単位系ですが、大学では新しく工学単位系となるものが登場します。

これはSI単位系を基本に変換をしていけば難しいものではないので、安心してください。

 

さて基本的な単位について表を用いて理解したところで、次は一つ一つの単位について詳しく見ていきましょう。

 


 

単位系のそれぞれの単位について詳しく解説!

kg

では次にそれぞれの単位について深く言及しています。

 

質量と重力ってどこが違う?重量ってなに?

まず初めに質量について考えてみましょう。

質量とは、物質そのものが保有する量のことを指します。

塩1g、水1kgなどの物質そのものが元からもっている量のことを質量といいます。

この質量の考え方は少し難しいかもしれませんが、イメージとしては物質のもっている量と考えてみましょう。

基本的には重たいものほど、質量も大きいです。

 

では次に重力です。

重力とは地球上の概念で、地球上の物体に作用する地球の万有引力のことです。

物体に作用する重力の大きさは、物体の質量と重力加速度の積で算出することができます。

月の重力加速度は地球の約1/6なので、同じ物体でも月の上では重力が1/6になります。

しかし、質量そのものは物体の固有の量ですので、地球上でも月面上でも一緒です。

 

さて、次に工学単位系ででてきた重量も重力についてです。

重量は物質に働く重力の大きさのことであり、例を示すと

塩1gの質量は1gで、重量は1gf

水1kgの質量は1kgで、重量は1kgf

となります。

 


 

SI単位系と工学単位系での力の変換公式は?

では次は力について書いていきます。

高校でも勉強したことかと思いますが、これは大学の力学でも本当によく使われますので、しっかりおさらいしていきましょう。

 

SI単位系では力の単位は”N”と表しましたね。

工学ではSI単位系を主に使用しますが、実は”N”が使われるようになったのは2002年と最近のことなのです。

その前までは力の単位は工学単位系の”kgf”が使われていました。

この単位が出てきたときは、

1kgf = 9.8N

と変換して計算をしていきましょう。

なぜこのような式になるかは、関連記事の演習問題にて算出しましょう。

 

 

今回の解説記事は以上になります。

もし単位に関して、他にも材料力学の問題などでわからない点がありましたら、コメント欄にて気軽に質問してくださいね。

 


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