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物理単位

索引 物理単位

物理単位(ぶつりたんい)とは、種々の物理量を表すための単位である。.

39 関係: 単位単位の換算単位系尺貫法市制 (単位系)一貫性 (単位系)幾何学単位系度量衡ミリメートル毎秒メートル法ヤード・ポンド法ニュートンキロメートル毎時キログラムセンチ再現性冪乗国際単位系CGS単位系磁場科学的方法無次元量物理学物理量表面張力補助単位計量単位一覧計量学量の次元自然単位系電場MTS単位系SI基本単位SI組立単位SI接頭辞次元解析測定

単位

単位(たんい、unit)とは、量を数値で表すための基準となる、約束された一定量のことである。約束ごとなので、同じ種類の量を表すのにも、社会や国により、また歴史的にも異なる多数の単位がある。.

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単位の換算

単位の換算(たんいのかんさん、)とは、ある大きさの量 Q をある単位 u1 で表した数値 q1 から、別の単位 u2 で表した数値 q2 を求めることである。この操作を、単位 u1 から単位 u2 への換算という。単位の換算のことを「単位換算」、「単位変換」、「単位の変換」ともいう。本項目では主に物理単位の換算を例に取って述べる。.

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単位系

単位系(たんいけい、Systems of measurement)とは、さまざまな数量を計測するための単位から構成される度量衡(どりょうこう)法のうち、少数の「基本単位」とそれらを組み合わせてできる多数の「組立単位」などからなる合理的な体系をいう。.

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尺(しゃく)は、尺貫法における長さの単位である。東アジアでひろく使用されている。ただし、その長さは時代や地域によって異なる。 人体の骨格の尺骨は、この尺とほぼ同じの長さであることに由来する。 また、もともとは長さの単位であった尺が、転じて物の長さのことや物差しのことも「尺」と呼ぶようになった。.

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尺貫法

尺貫法(しゃっかんほう)とは、長さ・面積などの単位系の一つ。東アジアで広く使用されている。尺貫法という名称は、長さの単位に尺、質量の単位に貫を基本の単位とすることによる。ただし、「貫」は日本独自の単位であり、したがって尺貫法という名称は日本独自のものである。尺貫法と言った場合、狭義には日本固有の単位系のみを指す。尺貫法に対し、中国固有の単位系は貫ではなく斤であるので尺斤法という。本項では、広義の尺貫法として、中国を発祥として東アジア一円で使われている、あるいは使われていた単位系について説明する。 日本では、計量法により、1958年12月31日限り(土地と建物の計量については1966年3月31日限り)で取引や証明に尺貫法を用いることは禁止された。違反者は50万円以下の罰金に処せられる(計量法第8条、第173条第1号)。なお、尺や寸に相当する目盛りが付されている物差し(「尺相当目盛り付き長さ計」)は、正式に認められているものであり、「黙認」されているということではない(後述)。.

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市制 (単位系)

市制(しせい、ピンイン:)は、中国において使用されている伝統的な慣用の単位系()を、20世紀に入ってからメートル法(国際単位系)に基づいて定義しなおしたものである。日本の尺貫法に相当するが、「貫」は用いないため、日本では「尺斤法」と呼ぶことがある。市制に対して国際単位系のことは「公制」、ヤード・ポンド法のことは「英制」という。 SI単位やヤード・ポンド法の単位の中国語名は、その単位に値が近い伝統的な単位の名称が用いられていることが多い。よってヤード・ポンド法やSI(公制)の単位と市制の単位を区別する必要があるときは、単位の名称の前に、市制の場合は「市」を、ヤード・ポンド法の場合は「英」を、SIの場合は「公」をつける。 長さ、面積、質量の単位に「分」「厘」「毫」など同じものがあるが、これらは元々は割合(小数)を表すものであり、それぞれ異った単位に対する割合を示したものである。これは日本の尺貫法にも共通することである。.

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一貫性 (単位系)

一貫性(いっかんせい)のある組立単位とは、その単位系における基本単位の冪乗の、1以外の比例定数を含まない積である組立単位のことである。基本単位以外の全ての単位が一貫性のある組立単位である単位系を「一貫性のある単位系」と言う。「一貫性のある」は「コヒーレント(coherent)な」とも言い、一貫性のことを「コヒーレンス(coherence)」とも言う。 一貫性の概念は、19世紀中頃にケルヴィン卿ウィリアム・トムソンやジェームズ・クラーク・マクスウェルらによって発展し、によって奨励された。この概念はまず、1873年と1875年に、CGS単位系(メートル法)とFPS単位系(ヤード・ポンド法)に導入された。1960年の国際単位系(SI)は、一貫性のある単位系として設計された。.

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幾何学単位系

幾何学単位系(きかがくたんいけい)とは、物理学、特に一般相対性理論において用いられる単位系である。.

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度量衡

度量衡(どりょうこう)は、さまざまな物理量の測定、あるいは物理単位のことを言う。詳細は物理単位を参照。 字義的には、度は「長さ」および「さし(ものさし)」、量は「体積」および「枡(升、ます)」、衡は「質量」および「秤(はかり)」を表している。.

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ミリ

ミリ(milli, 記号:m)は国際単位系 (SI) における接頭辞の一つで、以下のように、基礎となる単位の 10−3倍(.

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メートル毎秒

メートル毎秒(メートルまいびょう、記号m/s)は、国際単位系(SI)における速さ又は速度の単位である国際単位系では、「速さ」、「速度」の単位としているが、日本の計量法では、「速さ」の単位としており、「速度」の単位とはしていない。。1メートル毎秒は、「1秒間に1メートルの速さ」と定義される。なお、速さと速度の違いについては、速度#速度と速さを参照のこと。 単位記号は、m/s である。m/sec としてはならない。 日常会話では「秒速何メートル」とも表現する。また、風速は日本では通常メートル毎秒で測るが、「毎秒」を省略して「風速何メートル」と表現することが多い。 1メートル毎秒は、以下に等しい。.

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メートル法

メートル法を公式採用している国 メートル法(メートルほう、metric system)とは、長さの単位であるメートル(mètre)と質量の単位であるキログラム(kilogramme)を基準とする、十進法による単位系のことである。.

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ヤード・ポンド法

ヤード・ポンド法(ヤード・ポンドほう)とは、アメリカ合衆国を中心に使用されている単位系である。世界の国々の中で、メートル法(又は国際単位系)を用いずに、ヤードポンド法を用いている国は、2014年現在では特にアメリカ合衆国米国は、1893年のメンデンホール指令以降、法的にはメートル法の国である。ただ、他国と異なりヤードポンド法を禁止してこなかったために、日常生活においては未だにヤードポンド法が主流である。 のほかは、ミャンマー、リベリアのみである。ただし、リベリアでは民間主導でメートル法への移行が行われ、今日ではヤード・ポンド法はほとんど使用されていない。ミャンマーでも、2013年に、メートル法への移行を準備していると宣言された。 日本では少数の例外(後述)を除き、計量法の第8条第1項により「取引又は証明」に使用することが禁止されている。.

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ニュートン

ニュートン(newton、記号: N)は、 国際単位系 (SI)における力の単位。1ニュートンは、1kgの質量を持つ物体に1m/s2の加速度を生じさせる力。名称は古典力学で有名なイギリスの物理学者アイザック・ニュートンにちなむものである。.

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キロメートル毎時

メートル毎時(キロメートルまいじ、kilometre per hour; 記号:km/h, kph)とは、速さの単位である。ただし国際単位系では、「速さ」「速度」の単位としている(速さと速度の違いについては、速度#速度と速さを参照のこと)。1キロメートル毎時は、「1時間に1キロメートルの速さ」を示す。 日常会話では「時速○○キロメートル」と表現され、誤解のおそれのない場合は「時速」を省略して単に「○○キロメートル(キロ)」と表現されることもある。 速さのSI単位はメートル毎秒である。「時」はSI併用単位であり、それを組み立てたキロメートル毎時はSI併用単位となる。日本の計量法では速さの単位としてメートル毎時を認めており、これには接頭辞をつけることが許されているため、その1000倍の速さであるキロメートル毎時(km/h)も使用して良いこととなる。.

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キログラム

ラム(kilogram, kilogramme, 記号: kg)は、国際単位系 (SI) における質量の基本単位である。国際キログラムともいう。 グラム (gram / gramme) はキログラムの1000分の1と定義される。またメートル系トン (tonne) はキログラムの1000倍(1メガグラム)に等しいと定義される。 単位の「k」は小文字で書く。大文字で「Kg」と表記してはならない。.

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センチ

ンチ(centi, 記号: c)は国際単位系 (SI) における接頭辞の一つで、基礎となる単位の 10−2倍(.

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再現性

再現性(さいげんせい)とは、事象が再現すること。対立概念は、事象が再現しないことであり、「一回性」「再現不可能性」などと呼ばれる。.

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冪乗

冪演算(べきえんざん、英: 独: 仏: Exponentiation)は、底 (base) および冪指数 (exponent) と呼ばれる二つの数に対して定まる数学的算法である。通常は、冪指数を底の右肩につく上付き文字によって示す。自然数 を冪指数とする冪演算は累乗(るいじょう、repeated multiplication) に一致する。 具体的に、 および冪指数 を持つ冪 (power) は、 が自然数(正整数)のとき、底の累乗 で与えられる。このとき は の -乗とか、-次の -冪などと呼ばれる。 よく用いられる冪指数に対しては、固有の名前が与えられているものがある。例えば冪指数 に対して二次の冪(二乗) は の平方 (square of) あるいは -自乗 (-squared) と呼ばれ、冪指数 に対する三次の冪 は の立方 (cube of, -cubed) と呼ばれる。また冪指数 に対して冪 は であり の逆数(あるいは乗法逆元)と呼ばれる。一般に負の整数 に対して底 が零でないとき、冪 はふつう なる性質を保つように と定義される。 冪演算は任意の実数あるいは複素数を冪指数とするように定義を拡張することができる。底および冪指数が実数であるような冪において、底を固定して冪指数を変数と見なせば指数函数が、冪指数を固定して底を変数と見れば冪函数がそれぞれ生じる。整数乗冪に限れば、行列などを含めた非常に多種多様な代数的対象に対してもそれを底とする冪を定義することができるが、冪指数まで同種の対象に拡張するならばその上で定義された自然指数函数と自然対数函数を持つ完備ノルム環(例えば実数全体 や複素数全体 などはそう)を想定するのが自然である。.

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国際単位系

国際単位系(こくさいたんいけい、Système International d'unités、International System of Units、略称:SI)とは、メートル法の後継として国際的に定めた単位系である。略称の SI はフランス語に由来するが、これはメートル法がフランスの発案によるという歴史的経緯による。SI は国際単位系の略称であるため「SI 単位系」というのは誤り。(「SI 単位」は国際単位系の単位という意味で正しい。) なお以下の記述や表(番号を含む。)などは国際単位系の国際文書第 8 版日本語版による。 国際単位系 (SI) は、メートル条約に基づきメートル法のなかで広く使用されていたMKS単位系(長さの単位にメートル m、質量の単位にキログラム kg、時間の単位に秒 s を用い、この 3 つの単位の組み合わせでいろいろな量の単位を表現していたもの)を拡張したもので、1954年の第10回国際度量衡総会 (CGPM) で採択された。 現在では、世界のほとんどの国で合法的に使用でき、多くの国で使用することが義務づけられている。しかしアメリカなど一部の国では、それまで使用していた単位系の単位を使用することも認められている。 日本は、1885年(明治18年)にメートル条約に加入、1891年(明治24年)施行の度量衡法で尺貫法と併用することになり、1951年(昭和26年)施行の計量法で一部の例外を除きメートル法の使用が義務付けられた。 1991年(平成3年)には日本工業規格 (JIS) が完全に国際単位系準拠となり、JIS Z 8203「国際単位系 (SI) 及びその使い方」が規定された。 なお、国際単位系 (SI) はメートル法が発展したものであるが、メートル法系の単位系の亜流として「工学単位系(重力単位系)」「CGS単位系」などがあり、これらを区別する必要がある。 SI単位と非SI単位の分類.

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CGS単位系

CGS単位系(シージーエスたんいけい)は、センチメートル (centimetre)・グラム (gram)・秒 (second) を基本単位とする、一貫性のある単位系である。"CGS" は基本単位の頭文字をつなげたものである。 この単位系は1832年にカール・フリードリヒ・ガウスが提唱したのに始まる、物理学における量を距離・質量・時間の3つの独立な次元によって表そうとするものである。今日的な観点からは電磁気学を扱うには電荷の次元が欠けていたが、その導入は後のジョヴァンニ・ジョルジによる理論的な整理を待たなくてはならなかった。現在では電荷の次元が導入された、CGS静電単位系やCGS電磁単位系(後述)などとして用いられる。.

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磁場

磁場(じば、Magnetic field)は、電気的現象・磁気的現象を記述するための物理的概念である。工学分野では、磁界(じかい)ということもある。 単に磁場と言った場合は磁束密度Bもしくは、「磁場の強さ」Hのどちらかを指すものとして用いられるが、どちらを指しているのかは文脈により、また、どちらの解釈としても問題ない場合も多い。後述のとおりBとHは一定の関係にあるが、BとHの単位は国際単位系(SI)でそれぞれWb/m², A/m であり、次元も異なる独立した二つの物理量である。Hの単位はN/Wbで表すこともある。なお、CGS単位系における、磁場(の強さ)Hの単位は、Oeである。 この項では一般的な磁場の性質、及びHを扱うこととする。 磁場は、空間の各点で向きと大きさを持つ物理量(ベクトル場)であり、電場の時間的変化または電流によって形成される。磁場の大きさは、+1のN極が受ける力の大きさで表される。磁場を図示する場合、N極からS極向きに磁力線の矢印を描く。 小学校などの理科の授業では、砂鉄が磁石の周りを囲むように引きつけられる現象をもって、磁場の存在を教える。このことから、磁場の影響を受けるのは鉄だけであると思われがちだが、強力な磁場の中では、様々な物質が影響を受ける。最近では、磁場や電場(電磁場、電磁波)が生物に与える影響について関心が寄せられている。.

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科学的方法

科学的方法とは、米国科学振興協会1989「」。「」小倉康「科学リテラシーと探究能力」フレデリック グリンネル(著)、白楽 ロックビル(翻訳)『グリンネルの研究成功マニュアル―科学研究のとらえ方と研究者になるための指針』共立出版 1998年10月小泉健「科学/技術の総合化」 Seneca21st 話題 26 Tracey Greenwood, Lissa Bainbridge-Smith, 他著, 後藤太一郎 監訳 「ワークブックで学ぶ 生物学実験の基礎」オーム社 (2014/10/25) 。 「一定の基準とはそもそも何か」という問題は諸論があるが、大まかにいえば、その推論過程において「適切な証拠から、適切な推論過程によって推論されていること」、「仮説検証型」の調査プロセスが要求される。また、扱う対象が、測定、定量化が可能であることが望まれることも多い。 科学的方法とは、断片化された散在している雑情報あるいは、「新たに実験や観測をする必要がある未解明な対象」に関連性、法則を見出し、立証するための体系的方法である。 まず、「科学的」という言葉についての辞書的定義として、国語辞典(デジタル大辞泉)にはhttps://kotobank.jp/word/%E7%A7%91%E5%AD%A6%E7%9A%84-459299、.

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無次元量

無次元量(むじげんりょう、dimensionless quantity)とは、全ての次元指数がゼロの量である。慣習により無次元量と呼ばれるが無次元量は次元を有しており、指数法則により無次元量の次元は1である。 無次元数(むじげんすう、)、無名数(むめいすう、)とも呼ばれる。 無次元量の数値は単位の選択に依らないので、一般的な現象を特徴付けるパラメータとして数学、物理学、工学、経済など多くの分野で広く用いられる。このようなパラメータは現実には物質ごとに決まるなど必ずしも操作可能な量ではないが、理論や数値実験においては操作的な変数として取り扱うこともある。.

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物理学

物理学(ぶつりがく, )は、自然科学の一分野である。自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること(力学的理解)、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること(原子論的理解)を目的とする。化学、生物学、地学などほかの自然科学に比べ数学との親和性が非常に強い。 古代ギリシアの自然学 にその源があり, という言葉も、元々は自然についての一般的な知識の追求を意味しており、天体現象から生物現象までを含む幅広い概念だった。現在の物理現象のみを追求する として自然哲学から独立した意味を持つようになったのは19世紀からである。 物理学の古典的な研究分野は、物体の運動、光と色彩、音響、電気と磁気、熱、波動、天体の諸現象(物理現象)である。.

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物理量

物理量(ぶつりりょう、physical quantity)とは、.

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表面張力

表面張力(ひょうめんちょうりょく、)は、表面をできるだけ小さくしようとする性質のことで、界面張力の一種である。 界面とは、ある液体や固体の相が他の相と接している境界のことである。このうち、一方が液体や固体で、もう一方が気体の場合にその界面を表面という。.

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補助単位

補助単位(ほじょたんい)は物理単位の区分の一種であるが、この言葉には、2通りの全く異なる意味がある。.

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計量単位一覧

計量単位一覧(けいりょうたんいいちらん)では、計量単位(物理学で使われる物理量や化学の単位)を一覧する。直接物理や化学の量とは対応しないが現象や性質の程度を表す量は「尺度・指標」の項に分類するとされる。 物理学・化学以外の分野の単位については単位一覧を参照.

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計量学

計量学(けいりょうがく、metrology)とは、計量・測定・計測・度量衡を研究対象とする学問分野。『国際計量用語集』(JCGM 200:2008) によると、「計量学は測定対象の分野や測定の不確かさを問わず、測定という行為のあらゆる理論的および実践的観点を含む」とされる。日本語では測定学(そくていがく)、計測学(けいそくがく)、度量衡学(どりょうこうがく)とも呼ばれる。用語については後述。 本項では、学問の一分野として、また測定に係る営みとしての計量学について解説する。行為としての測定そのものに関する詳細な解説は「測定」の項目を参照のこと。.

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量の次元

量の次元(りょうのじげん、)とは、ある量体系に含まれる量とその量体系の基本量との関係を、基本量と対応する因数の冪乗の積として示す表現である。 ISOやJISなどの規格では量 の次元を で表記することが規定されているが、しばしば角括弧で括って で表記されるISOやJISなどにおいては、角括弧を用いた は単位を表す記号として用いられている。なお、次元は単位と混同が多い概念であるが、単位の選び方に依らない概念である。。 次元は量の間の関係を表す方法であり、量方程式の乗法を保つ。ある量 が二つの量 によって量方程式 で表されているとき、それぞれの量の次元の間の関係は量方程式の形を反映して となる。基本量 と対応する因子を で表したとき、量 の次元は の形で一意に表される。このとき冪指数 は次元指数と呼ばれる。全ての次元指数がゼロとなる量の次元は指数法則により1である。次元1の量は無次元量()とも呼ばれる。.

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自然単位系

自然単位系(しぜんたんいけい)とは、普遍的な物理定数のみに基づいて定義される単位系である。自然単位系では、特定の物理定数を1とおき、その物理定数を基本単位として他の単位を組み立て、単位系が構築されている。どの物理定数を選択するかによって各種の自然単位系が存在する。代表的なものがマックス・プランクによって提唱されたプランク単位系で、。.

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電場

電場(でんば)または電界(でんかい)(electric field)は、電荷に力を及ぼす空間(自由電子が存在しない空間。絶縁空間)の性質の一つ。E の文字を使って表されることが多い。おもに理学系では「電場」、工学系では「電界」ということが多い。また、電束密度と明確に区別するために「電場の強さ」ともいう。時間によって変化しない電場を静電場(せいでんば)または静電界(せいでんかい)とよぶ。また、電場の強さ(電界強度)の単位はニュートン毎クーロンなので、アンテナの実効長または実効高を掛けると、アンテナの誘起電圧 になる。.

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MTS単位系

MTS単位系(MTSたんいけい)は、メートル、トン、秒を基本単位とする、一貫性のある単位系である。 MTS単位系はMKS単位系やCGS単位系と同じ原則によって構築された。CGS単位系は実験室内での使用にしか適しないとして、工業的な用途のためにより大きな単位であるメートルとトンを基本単位として採用した。 ソビエト連邦では1933年に導入されたが、1955年に廃止された。.

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SI基本単位

国際単位系では7つの基本単位が定められている。これをSI基本単位(エスアイきほんたんい)という。これらの基本単位はSIの前身であるメートル法において、一つの量に対して数ある大きさの単位が存在する状況から、一つの量に対して一つの単位に一本化する、という事を目的として選ばれたものである。 SI基本単位は操作的定義 (operational definition) によって定義されている。SI基本単位はSI単位の基本となる単位であり、他の単位(SI組立単位)は、全てSI基本単位(および他のSI組立単位)の組み合わせにより定義される。次元解析により、全てのSI単位はSI基本単位の組み合わせにより表現することができる。 SI基本単位は、以下の7つである。これらの単位は、次元的に独立している。単位の定義は、それぞれの項目を参照のこと。 以下の2つの基本単位には、その定義の中に基本単位ではない単位が含まれている。しかし、それらの単位も基本単位に由来するものであり、循環定義ではない。.

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SI組立単位

SI組立単位(エスアイくみたてたんい、SI derived unit)は、国際単位系 (SI) の基本単位を組み合わせて作ることができる単位である。基本単位の冪乗の乗除だけで作ることができる組立単位は「一貫性のある組立単位」と言い、国際単位系は全ての組立単位が一貫性のある組立単位である、「一貫性のある単位系」である。 ラジアンとステラジアンは、以前は補助単位とされていたが、1995年の国際度量衡総会(CGPM)において、補助単位という区分は廃止すること、この2つの単位は無次元の組立単位として解釈することが決議された。.

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SI接頭辞

SI接頭辞(エスアイせっとうじ、SI prefix)は、国際単位系 (SI) において、SI単位の十進の倍量・分量単位を作成するために、単一記号で表記するSI単位(ただし、質量の単位は例外であってSI基本単位でない「g(グラム)」に適用する。)の前につけられる接頭辞である。 国際単位系 (SI) 国際文書第8版(2006年)日本語版や理科年表、日本工業規格(JIS Z 8203、JIS Z 8202、他多数)ではSI接頭語(エスアイせっとうご)と言う。また、計量単位令(政令)や計量単位規則(省令)では単に接頭語と言う。 SI接頭辞は、SIの構成要素として国際度量衡総会 (CGPM) によって決定されている。.

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次元解析

次元解析(じげんかいせき、dimensional analysis)とは、物理量における、長さ、質量、時間、電荷などの次元から、複数の物理量の間の関係を予測することである。 物理的な関係を表す数式においては、両辺の次元が一致しなくてはならない。この規則を逆に利用すると、既知の量を組み合わせ、求めたい未知の物理量の次元に一致するように式を立てれば、それは正しい関係式になっている可能性が高い。 次元解析を用いると、一般解を得ることが困難な(ときには不可能な)現象に対して、物理量間の関係を推測することができる。.

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測定

測定(そくてい、Messung、mesure physique、measurement)は、様々な対象の量を、決められた一定の基準と比較し、数値と符号で表すことを指すJIS Z8103「計測用語」今井(2007)、p1-3 はじめに。人間の五感では環境や体調また錯視など不正確さから免れられず、また限界があるが、測定は機器を使うことでこれらの問題を克服し、科学の基本となる現象の数値化を可能とする。ただし、得られた値には常に測定誤差がつきまとい、これを斟酌した対応が必要となる。 ルドルフ・カルナップは1966年の著書『物理学の哲学的基礎』にて科学における主要な概念として、分類概念・比較概念・量的概念の3つを提示した。このうち、量的概念 (quantitative concept) を「対象が数値を持つ概念」と規定し、その把握には規則と客観的な手続きに則った判断が求められるとした。そしてこの物理学的測定は、測定する対象の性質や状態のメカニズム理論に基づいた尺度構成が重要になる。測定に関する理論および実践についての科学は、計量学(metrology)と呼ばれる。 測定の対象は自然科学だけにとどまらない。会計学においても貨幣的尺度を用いた評価や、企業の財務会計と適切なモデルを対応づけることなどを「測定」とするAmey,L.R.,A.ConceptualApproachtoManagement.NewYork:Prager,1986, p.130.

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