第三節 基本単位系とその他の単位

他の人に数値を伝える場合、単位をそろえることは重要です。単位が統一されていないと、例えば自分の身長を伝えるとき、160cmと言うか、1.6mと言うか、はたまた5尺3寸というかで印象が異なり、いちいち単位計算をしなおさなければなりません。というわけで、国際的に以下の単位が基本単位系として提唱され、使われています。なんでgじゃなくてkgなのかは知りません。

長さメートル(m)
質量キログラム(kg)
時間秒(s)
電流アンペア(A)
温度ケルビン(K)
物質量モル(mol)
角度ラジアン(rad)


また、物理に出てくるほぼ全ての単位は、上に出てくる基本の単位を組み合わせて作られています。高校範囲で出てくるものは下に一覧として示しておきます。この表は覚える必要はないです。それぞれの用語の定義を知っていれば導けるはずです。

速度m/s
加速度m/s2
N=kg・m/s2
モーメントN・m=kg・m2/s2
運動量kg・m/s
仕事J=N・m=kg・m2/s2
仕事率W=J/s=kg・m2/s3
エネルギーJ=kg・m2/s2
熱量J=kg・m2/s2
比熱J/(kg・K)=m2/(s2・K)
熱容量J/K=kg・m2/(s2・K)
圧力Pa=N/m2=kg/(m・s2
角速度rad/s
振動数Hz=1/s
電荷C=A・s
電位V=J/C=kg・m2/(s3・A)
電界V/m=N/C=kg・m/(s3・A)
電気容量F=C/V=s4・A2/(kg・m2)
電気抵抗Ω=V/A=kg・m2/(s3・A2)
磁束Wb=kg・m2/(s2・A)
磁束密度T=Wb/m2=kg/(s2・A)
インダクタンスH=kg・m2/(s2・A2)


このように基本の単位を組み合わせて作った単位については、単位を換算する必要がありません。つまり、これらの単位を使っている限り、公式に数値を代入して、そのまま計算してよく、あまり単位のことを考える必要がないということです。

逆にいうと、これらの単位以外では単位の換算が必要となるということです。そのような単位は下に挙げておきます。なぜこんな面倒な単位が存在するかというと、上に出てくる単位は人間が決めた人工の単位なのに対し、下に出てくる単位は自然現象を測定することによって出てくる自然の単位、もしくは歴史的に決められた単位だからです。しかし、このような単位は数が少ないので、これだけを覚えて、これが出てくるときにのみ単位換算をして、他の場合には換算の必要がないともいえます。

温度0℃=273.15K
熱量cal1cal=4.2J
圧力mmHg1mmHg=133.322Pa
圧力atm(大気圧)atm=760mmHg=101325Pa
kgw(kg重)1kgw=9.8N
エネルギーeV1eV=1.6×10-19J
体積L(リットル)1L=10-3m3
時間min(分)1min=60s
時間h(時間)1h=3600s

第四節 用語と公式


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