キログラム重(kgf)とニュートン(N)の関係とは?【力の単位】

力学
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taniten
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今回は力の単位である、「キログラム重」と「ニュートン」の関係を解説するよ!

どちらもよく見るけど、確かに理解が曖昧なままかも・・・。

ふうた君
ふうた君
taniten
taniten

そこまで難しくはないから、ここでしっかり押さえておこう!

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力の単位

ニュートン「\(N\)」

こちらの記事で運動方程式の解説をしました。

運動方程式によれば質量\(m\)の物体に力\(F\)が作用しているとき、物体には加速度\(a\)が生じ、運動方程式
$$ma=F$$
が成り立つのでした。

質量の単位は\(\mathrm{kg}\)、加速度の単位は\(\mathrm{m/s^{2}}\)なので、力\(F\)の単位は\(\mathrm{kg\cdot m/s^{2}}\)となります。

このままだと長すぎるので1文字で\(N\)と表すことにし、これをニュートンと読むことにします。

つまり、
$$1\,\mathrm{N}=1\,\mathrm{kg\cdot m/s^{2}}$$
であり、これは「質量\(1\,\mathrm{kg}\)の物体が1\(\,\mathrm{m/s^{2}}\)の加速度を得るために必要な力の大きさが1\(\,\mathrm{N}\)」であること意味します。

taniten
taniten

ニュートンは中学でも習ったよね。

実は質量と加速度の単位から成り立っていたんだよ。

キログラム重\(\mathrm{kgf}\)

もう1つ重要な力の単位を解説します。それがキログラム重です。

taniten
taniten

キログラム重は\(\mathrm{kgf}\)\(\mathrm{kgw}\)とも書きます。

僕は\(\mathrm{kgf}\)派です。

これは「質量1\(\,\mathrm{kg}\)の物体に働く重力の大きさ」で、具体的な数値をあてはめてみると、
$$1\,\mathrm{kgf}=1\,\mathrm{kg} \times 9.8\,\mathrm{m/s^{2}}=9.8\mathrm{N}$$
となります。

したがって、例えば\(19.6\mathrm{N}\)は\(2\,\mathrm{kgf}\)、\(98\mathrm{N}\)は\(10\,\mathrm{kgf}\)ということになりますね。

ニュートンとキログラム重はどっちをよく使うの?

ふうた君
ふうた君
taniten
taniten

入試問題でよく出てくるのはニュートンだよ。

キログラム重もたまに出てくるけど、こっちは実生活で出てくることの方が多いかな。

まとめ

質量1\(\,\mathrm{kg}\)の物体が1\(\,\mathrm{m/s^{2}}\)の加速度を得るために必要な力の大きさを1\(\,\mathrm{N}\)と定め、ニュートンと読む。

質量1\(\,\mathrm{kg}\)の物体に働く重力の大きさ、すなわち9.8\(\,\mathrm{N}\)1キログラム重と定め、\(\mathrm{kgf}\)\(\mathrm{kgw}\)などとも表す。

taniten
taniten

単位の換算は忘れがちだから、出てくるたびに確認しておいた方がいいかも。

しっかり覚えておくことにするよ!

ふうた君
ふうた君

コメント

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