ピクシブ百科事典

質量

しつりょう

物体の「動かしにくさ」の概念、およびそれを示した数値。
目次[非表示]

概要

物体の「動かしにくさ」の概念。
もう少し正確に言うと「加速減速のしにくさ(慣性)」であり、同時に「重力に反応する度合い」「重力を発生する度合い」でもある。
単位はg(グラム)であるが、その1000倍の㎏(キログラム)が標準単位とされているが、この基準が適用されるのは2019年5月19日までである。
文字通りの「」という意味合いではまず使われない。

重さ重量)」とは違い、水中宇宙空間でも同一の数値となる。
たとえば質量が60㎏の鉄球があるとして、月面に持っていけばの上の「重さ」は10㎏となる。
質量は上皿天秤など、錘と比較する形式の天秤で測る事が可能。電子天秤の場合は「重さ」を測っているので、調整をしない限り上記のように数値が変動する。

重い物体は、その重さ以上ので持ち上げなければ全く持ち上げる事ができないが、ここで言う「動かしにくさ」はそれとは全く性格の異なるものである。
無重力においては重さは0となるが、それでもこの「動かしにくさ」は持っており、それは「加速度=力÷質量」という除算的な形で影響をする。
重い荷物を積んだ台車水平に走らせると、逆方向へ方向転換しようとした際に台車に少し引っ張られるが、ああいう性質である。

質量が10倍になれば、同じエネルギーを注いでも1/10しか加速しないが、逆に言えばどんなに質量の大きなものであっても、無重力ならば僅かな力で多少なりとも動かす事が可能である。
尤も、体重50㎏の宇宙飛行士が1億tの隕石(半径200mの球体に相当)を動かすのは困難であり、作用反作用の問題を別としても、100㎏の物体を持ち上げる程度の力で8分押し続けてようやく1mm動くという程度である。
それ以上無理に動かせば宇宙飛行士側が隕石にめり込んで圧死である。

質量はヒッグス粒子によってもたらされているという説が有力視されている。
超伝導体の中では光子が質量を持つという話もあり、それとも関連している。
電気回路においてはインダクタンス(主にコイルで発生)が相当する働きをする。

質量とエネルギー

物体の運動エネルギーは「質量×速度×速度÷2」で求める事ができ、何かに衝突した場合のその差が衝突エネルギーという事になる。
有名な式、E=mc²は質量を完全にエネルギーに変換できた時の大きさを示しており、化石燃料燃焼させた際に発生するエネルギーや核分裂核融合でもその変換効率は低いが、反物質は唯一質量を完全にエネルギーに変換できる。
しかし燃焼・核反応といった作用を利用しエネルギーを取り出す前者と異なり、あらゆる通常の物質(酸素分子等文字通りあらゆる物質)に触れると容易に反応を起こし、生成された瞬間にエネルギーに変換されてしまうため生成に必要なコスト、閉じ込めに必要なコストなどが莫大すぎてエネルギーとして利用するのは大変難しい。

質量と重力

質量の「重力に反応する度合い」「重力を発生する度合い」という側面は、特に重力質量と呼ばれ、対して「動かしにくさ」は慣性質量と呼ばれる。
これらはひとまず分けて考えた方が理解がし易い。
質量の小さい物体も大きい物体も、真空中では同じ速度で落ちるが、これは質量が大きい程、重力による力は大きくなるが、同時に加速もし難くなり、双方が打ち消し合った結果という形となっている。
数学的にはこの2つはそれぞれ別々に定義する事が可能であるが、現実では一致している。
一般相対性理論においては、慣性力と重力は等価とされており、これに基けば両者の一致は必然となる。

新しい質量の定義

2018年11月16日、フランスで第26回国際度量衡総会(CGPM)でSI基本単位改訂の提案が決議・承認された。ルールは2019年5月20日に施行される。
決議では、国際キログラム原器が廃止され、これまでのキログラムの定義が廃止されるほか、アンペア、ケルビンの定義が廃止され、モルの定義も改訂されることになる。
キログラムの大きさは、s^-1×m^2×kg(ジュール秒に等しい)による表現で、プランク定数hの数値を6.626 070 15×10^-34と定めることにより設定される。秒の大きさはHzに等しい表現で、基底状態で温度が0ケルビンのセシウム133原子の超微細構造の周波数の数値を9 192 631 770と定める。メートルの大きさはm×s^-1による表現で、真空中の光速度cを299 792 458と定める。

関連項目

科学 物理 物理学 力学 機械
重量 重い 重力 万有引力 慣性  大きさ 天体 体積 密度
質量保存の法則 質量兵器 質量を持った残像 質量を持った分身
質量を上げて物理で殴るガンダム 質量転移のレディフェンサー

関連外部リンク

関連記事

親記事

りょう

子記事

兄弟記事

pixivに投稿された作品 pixivで「質量」のイラストを見る

このタグがついたpixivの作品閲覧データ 総閲覧数: 1643

コメント