測定と単位【力学2】

力学

力学の学びなおしの記事です.

測定と単位について説明します.

測定と単位

物体の運動を考察するうえで,測定を行うことが必要です.

物体の位置を直接メジャーなどで測定する方法もありますし,幾何学的な知識を利用して間接的に計算する方法もあります.

測定値はその測定で基準となっている単位とともに記録されます.

長さでは\([m]\)(メートル),時間では\([s]\)(秒),質量では\([kg]\)(キログラム)などがあります.

測定値は一般には単位とともに示されて初めて意味を持ちます.

長さが\(1\),といわれても,それが\(1[m]\)なのか,\(1\)フィートなのか,\(1\)尺なのかわかりません.

測定は,目盛り付きの測定器で行われる場合には読み取れる最小目盛りの\(10\)等分まで読みます.

例えば,\(1[mm]\)が最小目盛りである定規の場合は,\(12.4[mm]\)などと読みます.

一つの分野で主に利用される単位の組を単位系といいます.

ふつうは,上記のように基本となる単位として長さ\(([m])\)・時間\(([s])\)・質量\(([kg])\)をとります.

この単位の組をMKS単位系といいます.

重さの単位で重量キログラム\([kgw]\)というのもあり,これは力の単位なので,長さ・時間・力をとることもできます.

つまり,それぞれの分野で便利な単位系を利用するということで,単位系が変われば式の見かけも変わり得るなど,注意すべき点も出てきます.

問題

問題1

以下の量を指定された単位に換算せよ.

(1) \(1[m]\)を\([km]\)に.

(2) \(1[s]\)を日\([d]\)に,ただし,上三桁まで求めよ.

(3) \(1[kg]\)をオンス\([oz]\)に,ただし,\(1[oz]\)は約\(28.35[g]\)であり,上三桁まで求めよ.

解答例

(1) \(1[m] = 0.001[km]\).

(2) \(1[s] = 1/60[min] = 1/60/60[h] = 1/60/60/24[d] = 1.16 \times 10 ^ {-5} [d]\)

(3) \(1[kg] = 1000[g] = 1000/28.35 [oz] = 35.3 [oz]\)

参考文献

力学に関する参考文献を以下に挙げます.

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戸田盛和著,『物理入門コース・力学』

藤原邦男著,『物理学序論としての力学』

有効数字【力学3】
有効数字 測定値を記載する場合に注意すべきは有効数字です. \(12.4\)では有効数字は小数第一位,桁数三桁となります. 厳密にいうと,\(12.4\)という計測値の意味は,\(12.35\)以上\(12.45\)未満,ということになりま...
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