「質量」と「重量」の違い。それぞれの意味や使用例を解説します！

重さを量る天秤 自然
2023.07.13

「質量」と「重量」の違い

「質量」と「重量」は、物理学的な意味で、非常に異なる二つの概念です。

質量は、物体が持つ物質の量を示します。質量は位置や場所に関係なく一定で、無重力状態でも変わりません。

質量は物体の慣性を測る指標でもあり、つまり物体が運動状態の変化に抵抗する度合いを示します。質量のSI単位はキログラム(kg)です。

重量は、物体が重力によって地球や他の大きな物体に引きつけられる力を示します。重力の強さは地球のどこにいるかにより異なるため、重量は場所によって変わります。

たとえば、月の表面では地球の表面の約1/6の重力しかありませんので、ある物体の重量も約1/6になります。しかし、その物体の質量は地球と月のどちらにあっても変わらないことに注意してください。重量のSI単位はニュートン(N)です。

このように、質量と重量は明確に異なる概念であり、科学的な文脈ではこれらを混同して使用することは避けるべきです。しかし、日常の会話や非科学的な場面では、「重さ」が物体の「質量」を意味するようにしばしば使用されます。この用法は科学的に厳密ではありませんが、問題なく理解されます。

それぞれの意味

「質量」の意味

物理学における「質量」は、その根本的な特性から2つの主要な観点で定義されます。それぞれ、慣性質量と重力質量と呼ばれます。

慣性質量

これは物体が外部からの力に抵抗する能力を示します。これはニュートンの第二法則（F=ma）から直接に導かれます。ここで、Fは力、mは質量、aは加速度です。

この法則は、力が物体に加えられると、その物体はその力に比例し、その質量に反比例する加速度で動き始める、と述べています。

重力質量

これは物体が重力相互作用を経験する度合いを示します。

アインシュタインの一般相対性理論では、重力は質量の存在によって歪められた空間時間を物体が移動する結果として説明されます。重力質量は物体がこの歪みにどれだけ影響を受けるかを決定します。

「重量」の意味

物理学において、「重量」は、物体が重力によって引き下げられる力を指します。重力とは、地球などの大きな質量を持つ物体が小さな物体に及ぼす引力で、物体の重量はその質量と重力加速度の積によって決まります。

重量の計算はニュートンの第二法則（F=ma）を用いて行われます。この法則は力Fが物体の質量mとその加速度aの積と等しいことを示しています。重量を計算するとき、物体の質量と地球の重力加速度（地表面では約9.8 m/s²）を乗算します。そのため、重量は質量と重力加速度の積と定義されます。

これは地球上での重量の計算方法ですが、他の天体上では重力加速度が異なるため、重量もそれに比例して変わります。たとえば、月の重力加速度は地球のそれよりもはるかに小さいため、月上でのある物体の重量は地球上での重量よりもずっと小さいです。ただし、この物体の質量はどの場所にあっても変わりません。

重量の単位は力の単位であるニュートン（N）が一般的に使用されますが、日常生活では重力の影響を受けた物体の「質量」を「重さ」としてキログラム（kg）やグラム（g）で表現することがよくあります。これは完全に正確な表現ではありませんが、便宜上よく使用されます。

「質量」と「重量」の使い方・使用例

「質量」の使用例

  • 素粒子物理学では、粒子の質量はその特性を定義する重要なパラメータです。
  • 彼の科学のプロジェクトでは、異なる液体の質量を測定しました。
  • ニュートンの運動の第二法則では、物体の加速度は力に比例し、質量に反比例すると述べています。
  • ブラックホールの質量は、周囲の物質をどれだけ引きつけるかに大きな影響を与えます。

「重量」の使用例

  • この荷物の重量は15キログラムです。
  • このビルの建設には、重量20トンの鉄骨が使用されました。
  • 月では、地球上の物体の重量は約1/6になります。
  • 重量が大きいほど、物体は地球に強く引き付けられます。

「質量」と「重量」に似た言葉

  • 体積: 物体が占める三次元の空間の大きさ。単位は立方メートル (m³) などが使用されます。
  • 密度: 単位体積あたりの質量。物質の軽重を示す物理的性質で、単位はキログラム毎立方メートル (kg/m³) などが使用されます。
  • 重心: 物体に働く重力のベクトルの合成が働く点。物体の均衡を保つための重要な概念です。
  • 引力: 二つの物体間の質量によって生じる相互作用の力。万有引力の法則に基づいて計算されます。

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