質量計算機とは?
この計算機は、2つの基本的な物理法則を使って物体の質量を求めるツールです。物体の密度と体積から質量を計算する方法(\(m = \rho \times V\))と、測定した力とそれによって生じる加速度から質量を計算する方法(\(m = \dfrac{F}{a}\)。ニュートンの運動の第二法則 \(F = m \cdot a\) から導かれます)の2通りが選べます。どちらの方法でも、結果はキログラムとグラムの両方で表示されます。
使い方
まず計算方法を選びます。密度から求める場合は、材料の密度を1立方メートルあたりのキログラム(kg/m³)で、体積を立方メートル(m³)で入力します。力から求める場合は、加えた力をニュートン(N)で、生じた加速度を毎秒毎秒メートル(m/s²)で入力します。値を入れると、質量が即座に表示されます。
計算式の解説
密度(\(\rho\))は、一定の体積にどれだけの質量が詰まっているかを表します。したがって密度に体積(\(V\))を掛けると、全体の質量が求まります:$$m = \rho \times V$$一方、ニュートンの運動の第二法則によれば、力は質量と加速度の積に等しくなります(\(F = m \cdot a\))。これを質量について解くと $$m = \dfrac{F}{a}$$ となります。SI単位(kg、m³、N、m/s²)で統一して入力すれば、結果はキログラムで得られます。
計算例
水の密度はおよそ1000 kg/m³です。したがって2 m³の水を蓄えるタンクの質量は、$$m = 1000 \times 2 = 2000 \text{ kg}$$(2,000,000 g)となります。力から求める方法では、100 Nの正味の力が台車を10 m/s²で加速させる場合、その質量は $$m = \dfrac{100}{10} = 10 \text{ kg}$$ です。
よくある質問
質量と重さ(重量)は同じですか? いいえ。質量は物体に含まれる物質の量(kg)を表し、重さはその質量にかかる重力の大きさ(N)を表します。重さ=質量×重力加速度 \(g\) です。
どの密度を使えばよいですか? 対象となる材料の密度を使ってください。水は約1000 kg/m³、アルミニウムは約2700 kg/m³、鋼は約7850 kg/m³です。
グラムとcm³を使ってもよいですか? 使えますが、単位は必ず統一してください。密度を g/cm³、体積を cm³ で計算すると、質量はグラムで求まります。なお、この計算機はSI単位(kg、m³)を前提としています。