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物体の質量の求め方!重量とはどう違う?

重いもの軽いもの
どちらが早く落ちるか。

ガリレオがアリストテレス説を覆すため
ピサの斜塔の実験で証明したという
逸話があります。

テレビでそんな話が出てきて、
息子に聞かれました。

説明が難しい・・・

小学生
にわかるように
うまく説明できるか、心配になりましたが

興味を持った時に説明したいですよね。


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物の重量とは


物体はその重さは、
物によって大きく違います。

コップに水を入れたら
水の分だけ重くなります。

中身をもっと重いもの、
たとえば水銀に変えると

同じ大きさのコップに同じだけの
量を入れていても、
実際の重さは異なります。

このことによって、物の重さは、
種類と量によって変わると言うことが
わかります。

質量と重さ

質量とは、これまで考えていた
重さのことです。


質量の基準は「国際キログラム原器
という秤で決まっています。

これはパリ郊外・セーヴルの
国際度量衡局に保管されています。

白金(約90%)が主成分の合金製で、
39ミリメートルの円柱状をしています。

このキログラム原器と
物体の左右がつり合えば、

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質量は1kgといえます。

質量は、物の種類と
量によって変わります。

たとえば、水1kgは1リットルですが
ニクロム線の場合は、もっと少なくなります。
物の密度がつまっているので重いのです。

逆に、綿1kgというと、ずいぶん
たくさん必要です。

綿は空気を含んでいて、物の密度が
小さいので軽いのです。

この密度のことを比重と言います。

比重は、物体の質量と
その物体とおなじ量の水の質量の比です。

比重はものがつまっていれば
つまっているほど大きくなり、
隙間があいていると小さくなります。

ですから、同じ量を取った時には、

比重の軽いものの方が
重さが軽く、

比重の重いものの方が
重さが重くなります。

では重さとはなんでしょうか。
重さは、そのものにかかる
重力のことです。

なので、地球上では重さと質量は同じですが、
月では重力
地球の1/6になります。

要するに、質量
月でも地球でも60kgだけれど、

重さは地球では60kg 
重さ
は100N(計測値が10kgになる)
ということです。

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ニュートン(N)とは

「重さ」とは、「重力」なのです。
この重力を表す単位をN (ニュートン)といいます。

実は私、ニュートンという単位を
知らなかったんです。
私が習った時は/Kg重という単位でした。

「kg重」はもう使えない?

私が以前習ったkg重[キログラムじゅう]という単位
以前は一般的に使われていました

この単位は、
質量と重さ
の値が同じになるので
簡単でよさそうに感じます。

でも
「1kgっていつでも1kg?」

そうです。

質量1kgの重さが、
いつでも1kg重かというと、
そうではないのです。

無重力状態では、
体重計に乗っても0になる。
つまり「重さ」は0になります。

宇宙だけではなく
実は地球上でも
場所によって重さは微妙に変化します。

実は高いところにあるほど、軽くなります。

また1kgのものを赤道上へ持っていくと、
重さは997g重となり、
3g重ほど軽くなるのです。

このように
はかる場所によって
変化してしまうkg重に比べて

わかりやすい「N」を
日本でもNを使うことになりました。

このNは2002年度から
中学の教科書に登場しています。

それ以前は高校で習う
単位だったんだそうです。

息子の中学の理科の教科書を見て、
これ知らない!といった私
(高校は物理を習ってない)にたいして

習ったでしょうといった
旦那さん(工学部卒)

この学習内容の変化のせいでした

質量と重量

同じ物体を地球上でもった場合と
月面上でもった場合とでは、
手に感じる重さはちがいます。

でもその重さのもとである
物体の量は変化しません。

こうした物体の量そのもののことを
「質量」といいます。

地球上では、場所がちがっても
重さはほとんどかわりません。
この重さのことを「重量」といいます。

質量のもとめかた

物体の質量は、
つぎの式によってもとめることができます。

物体の質量(t)=体積(m3)×比重

[質量のもとめかた]


たとえばコンクリートの質量は、つぎのように計算します。

質量=体積(縦×横×高さ)×比重
  =(3m×2m×1m)×2.3
(コンクリートの比重=2.3)

  =6m3×2.3=13.8(t)

いろいろ考察した結果


高校時代、数学や物理をさぼっていた私には、
かなり難易度の高い内容でしたが、 

大人になってからこうやって考えると、
意外と楽しいものですね。

この楽しさに、学生時代に
気づくことができていたなら、

もう少し勉強ができていたんじゃないか
と思うとちょっと残念です。

今は難しくてよくわからないという
顔をしている息子ですが、

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何年かたって、ああ、このことなんだなと
思ってくれたらいいなと思います。


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