パウンダルから重量キログラムへ——絶対単位と重力単位
重力を輸入する換算
パウンダルは、重力に一切触れない単位の一族に属します。重量キログラムは反対の一族で、1 重量キログラムは 1 キログラムの質量が標準重力、毎秒毎秒 9.80665 メートルのもとで受ける引っ張りです。この一族のあいだを換算することは、重力を避けるために明示的に設計された仕組みへ、重力の値を輸入することを意味します。1 パウンダルは 0.0140981 重量キログラムになり、1 重量キログラムは 70.9316 パウンダルです。
二つの哲学、ひとつの倍率
重力単位は標準的な質量の重さで定義され、秤量には直感的で計算には厄介です。内側に 9.80665 が隠れているからです。絶対単位は質量と加速度だけで定義され、式をきれいに保ちますが、日常の数値は馴染みのないものになります。両者のあいだの倍率は、どちらの単位の性質でもありません。一方の約束事から他方へ渡るための代価です。
パウンダルと重量キログラムの比較
両方の単位で比較できる大きさを並べました。古い仕様書が荷重を重量キログラムで述べ、実際の計算が絶対単位で行われているときに役立ちます。
| パウンダル (pdl) | 重量キログラム (kgf) |
|---|---|
| 1 | 0.0140980818502 |
| 10 | 0.140980818502 |
| 25 | 0.352452046254 |
| 50 | 0.704904092509 |
| 100 | 1.40980818502 |
| 1000 | 14.0980818502 |
絶対単位が議論に勝った理由
19 世紀末の物理学者たちは、原則の問題として重力単位に反対しました。値が現地の重力の強さに依存する単位は定数ではなく、規格団体はそれを定数のように振る舞わせるため、g を人為的に固定しなければなりませんでした。絶対単位にはその場当たり的な手当てが要りません。反論はもっともで、やがて決定的になり、SI がニュートンを一貫した単位として採用しているのはそのためです。多くの人がキログラムの力を思い描くとき、頭に浮かぶのはいまも重量キログラムなのですが。
小さな数値は向きを間違えやすい
どちらの単位も小さいので、比を逆向きに当てはめてしまいがちです。パウンダルはニュートンのおよそ 7 分の 1、重量キログラムは 10 ニュートン近くなので、1 重量キログラムはおよそ 71 パウンダルになります。何百と期待した結果が端数で出たら、比をどちら向きに当てたか確かめてください。
よくある質問
絶対単位と重力単位を分けているものは何ですか？
絶対単位は質量と加速度だけで決まるので、どこでもその値を保ちます。重力単位は標準的な質量の重さで決まるので、重力の値が合意されて初めて意味を持ちます。ニュートンとパウンダルは絶対単位、重量キログラムと重量ポンドは重力単位です。
重力単位に反対したのは誰で、なぜですか？
20 世紀の変わり目ごろの物理学者と計量学者です。地球の現地の引っ張りに結びついた単位は定数ではなく、定義された g の値で支えなければならないと主張しました。絶対単位を好む彼らの姿勢が、その後の SI の形を作りました。
重量キログラムは今も認められていますか？
工学の実務や一部の国内規格で生き残っており、kgf という記号も広く理解されていますが、国際単位系の一部ではありません。現代の文書はニュートンに換算するので、重量キログラムの値はたいてい古い仕様書か、切り替えなかった分野に現れます。
日常的な感覚では二つの単位はどう比べられますか？
重量キログラムは 1 リットルの水の重さほどで、9.80665 ニュートンに等しいです。パウンダルはそれよりずっと小さく、1 ポンドを毎秒毎秒 1 フィートだけ加速する力なので、1 重量キログラムと釣り合わせるにはおよそ 71 個必要になります。
この換算にそもそも重力の値が要るのはなぜですか？
二つの単位のうち片方が重力から作られ、もう片方がそうではないからです。パウンダルはポンドとフィートだけで足りますが、重量キログラムはキログラムに加えて標準重力を必要とします。両者の橋はその欠けた定数を供給しなければならず、0.0140981 はそこから入ってきます。