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計量単位

 自転車

規定
大文字と小文字
質量と重量の違い
インチと型
圧力単位の換算
長さ、距離の換算
速度の換算
質量の換算
力の換算
エネルギー・動力の換算
トルクの換算
面積の換算
容積の換算
温度の換算
明るさの換算
エネルギーの換算
粘度の換算
単位の接頭語
人名に由来する単位
単位の計算

規定

自転車に使われる計量単位は、質量、距離(長さ)、時間、速度、力、圧力および動力など多様。計量単位はISO、計量法及びJISで決められている。
計量法およびJISはISOに準拠しているので、単位記号等は互いに等しい。学校の教科書で使われている単位は全てこれらに準拠している。

単位記号の大文字と小文字

ISOおよびJISによれば、単位記号は例外を除き、全て小文字となっている。

ただし、人名に由来する単位は大文字となっている。例えば、H(ヘンリー)、Hz(ヘルツ)、K(ケルビン)、N(ニュートン)、Pa(パスカル)、V(ボルト)およびW(ワット)などは人名。例外もあるが、単位が大文字となっていれば、人名と考えてよい。例外としては、例えばM(メガ)はm(ミリおよびメートル)と区別するため大文字となっている。トルクの単位 Nm(ニュートン・メートル)および電力量の単位 kWh(キロ・ワット・アワー)がなぜ大文字と小文字の組み合わせになっているか分かる。

より具体的に分かるよう、道路標識、町中の表示、テレビの字幕およびホームページなどで見られる計量単位の正誤例を表1に示す。人名以外は全て小文字という原則が分かれば、なぜ適切でないか理解できる。

(表が見切れる場合は横にスクロールできます)

表1 単位記号の正誤例
単位 正 誤 記事
キロメートル km Km キロは小文字のk、大文字のKは別の単位
キログラム kg Kg キロは小文字のk、大文字のKは別の単位
キロワット kW KW キロは小文字のk、大文字のKは別の単位
キロカロリー kcal Kcal キロは小文字のk、大文字のKは別の単位
アワー(時間) h H アワーは小文字のh、大文字のHは別の単位
メートル m M メートルは小文字のm、大文字のMは別の記号
ミリメートル mm m/m mを斜め上下に並べて1文字の大きさで表した名残り

質量と重量の違い

正しいカタログを見ると、質量という用語が使われている。質量は物質の量を表し、場所によって不変の量。一方、重量や重さは、質量に働く引力を表しているので場所によって変わる。月面の引力は地上の1/6程度なので、重量も1/6程度と軽くなる。しかし、質量は変わらない。地上の引力(具体的には、重力加速度)は、国によってほんの少し異なるので、重量もほんの少し異なるが、質量は変わらない。一般に引力は海上で小さく、山上で大きい。

質量の単位はg(グラム)またはその千倍のkgであるのに対し、重量および荷重の単位はN(ニュートン)またはその千倍のkN。無重力空間では重力加速度はゼロのため、重量もゼロになるが質量は存在する。重力加速度(引力による加速度)によって変わる重量を使うより、重力加速度に左右されない質量を使うことが望ましい。カタログに重量とあって、その単位がkgとなっていれば、それは重量ではなく質量を表していると考えられる。

計算器
物体質量 kg

地球の引力 N

工場などで使われている分銅式のはかりは、質量の分かった分銅と釣り合わせることにより、質量を測っている。一方、バネ式や加重センサー式のはかりは、重量を測定している。ただし、目盛は標準の重力加速度によって、kgに換算されている。重量と質量のあいだには、次の関係がある。

重量(引力) = 質量 x 重力加速度

インチと型

商取引において、インチ(inch)という単位(非法定計量単位)の使用は計量法(第8条)が禁じているので、カタログなどでは型で代用するのが慣例となっている。例えば、27インチのタイヤは27型と呼ぶ。パソコンやテレビの画面の大きさは、その対角線の長さをインチで表すが、インチが使えないので型で表現している。例えば15インチの画面は15型と呼ぶ。

計量法 第8条
第3条から第5条までに規定する計量単位(以下「法定計量単位」という)以外の計量単位(以下「非法定計量単位」という)は、第2条第1項第1号に掲げる物象の状態の量について、取引又は証明に用いてはならない。

圧力単位の換算

圧力単位の換算表を、表2に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。例えば、70 psi を kPa に換算したい場合は、 psiが1となっている行(下から2番下の行)及びその行にあるkPaの値を見ると

1 psi = 6.895 kPaと分かる。

従って、70 psi = 70 x 6.895 kPa = 483 kPa

同表において、気圧の単位は、atm としてある。bar はバール。圧力の単位は、地域的および歴史的などのいきさつで多種あるが、現在はPa(パスカル)を基本とした、hPa(ヘクトパスカル)、kPa(キロパスカル)又はMPa(メガパスカル)などを使うことになっている。パスカル以外の圧力単位は、製造者の理解が進むにつれて、いずれ商品から姿を消すと思われる。ヘクト[h]、キロ[k]およびメガ[M]などの接頭語の意味は表12に示す。

(表が見切れる場合は横にスクロールできます)

表2 圧力単位の換算
atm kPa MPa bar kgf/cm2 psi cmHg
1 101.325 0.101325 1.01325 1.03323 14.7 76.0
0.009869 1 0.001 0.01 0.010197 0.145 0.75006
9.869 1000 1 10 10.2 145 750.06
0.9869 100 0.1 1 1.02 14.5 75.006
0.9678 98.1 0.0981 0.981 1 14.2 73.558
0.06805 6.895 0.00689 0.06895 0.0703 1 5.1715
0.0136 1.33322 0.001333 0.01333 0.0136 0.19343 1

長さ、距離の換算

長さ(距離)単位の換算表を、表3に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。例えば、50 mile を km に換算したい場合は、mileが1となっている行(一番下の行)を見て、1 mile = 1.60934 kmと分かる。従って 50 mile = 50 x 1.60934 = 80.5 km

(表が見切れる場合は横にスクロールできます)

表3 長さ・距離の換算
m km in ft yd mile
1 0.001 39.37 3.28084 1.09361 0.000621368
1000 1 39370 3280.84 1093.61 0.621368
0.0254 0.0000254 1 0.08333 0.02778 0.000015784
0.3048 0.0003048 12 1 0.33333 0.000189391
0.9144 0.0009144 36 3 1 0.000568181
1609.34 1.60934 63360 5280 1760 1

in: inch(インチ)、ft: feet(フィート)、yd: yard(ヤード)

質量の換算

質量単位の換算表を、表4に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。例えば、40 lb を kg に換算したい場合は、lbが1となっている行(下から2番目の行)を見て、1 lb = 0.453592 kgと分かる。従って 40 lbs = 40 x 0.453592 = 18.14 kg

(注: lbsはlbの複数形)
参考: 1円硬貨の質量は約1g

表4 質量の換算
g kg t lb oz
1 0.001 0.000001 0.00220462 0.035274
1,000 1 0.001 2.20462 35.27392
1,000,000 1,000 1 2,204.62 35273.92
453.592 0.453592 0.000453592 1 16
28.3495 0.0283495 0.0000283495 0.0652 1

t: ton(トン)、lb: pound(ポンド)、oz: ounce(オンス)

力の換算

力単位の換算表を、表5に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。例えば、10 lbf をkgf に換算したい場合は、lbf が1となっている行(下から1番目の行)を見て、1 lbf = 0.45359kgf と分かる。従って、10lbf = 10 x 0.45359= 4.54kgf

表5 力の換算
N dyn kgf lbf
1 100000 0.10197 0.22481
9.8067 980670 1 2.2046
0.13826 13826 0.014098 0.031081
4.4482 444820 0.45359 1

速度の換算

速度単位の換算表を、表6に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。例えば、40 km/h を m/s に換算したい場合は、km/h が1となっている行(下から3番目の行)を見て、1 km/h = 0.27778 m/s と分かる。従って、40 km/h = 40 x 0.27778 = 11.1 m/s。

表6 速度の換算
m/s km/h mph kt
1 3.6 2.2369 1.9426
0.27778 1 0.62138 0.5396
0.44704 1.6093 1 0.8684
0.5148 1.8532 1.1515 1

mph: mile/h、kt: knot(ノット)

km/h と m/s の関係をグラフにして下図に示す。

エネルギー・動力の換算

エネルギー・動力単位の換算表を、表7に示す。HPは英馬力そしてPSは仏馬力(メートル馬力)。

表7 エネルギー・動力の換算
kW HP PS kcal/s kJ/s
1 1.34102 1.35962 0.23892 1
0.74570 1 1.01387 0.178163 0.74570
0.73550 0.98632 1 0.175726 0.73550
4.1897 5.6185 5.6964 1 4.1897

トルクの換算

トルク単位の換算表を、表8に示す。例えば、1 lbft = 1.356 Nm。kgfは重量kgのことで、標準引力の下で1kgの質量に働く重力を表している。lbft(ポンド・フィート)は正確にはlbfftであるが、lbftが慣用的に使われている
1 kgf = 9.807 N

表8 トルクの換算
Nm kgfm kgfcm lbft lbin
1 0.1020 10.20 0.7376 8.851
9.807 1 100 7.233 86.8
0.09807 0.010 1 0.07233 0.868
1.356 0.1383 13.83 1 12
0.113 0.1152 11.52 0.08333 1

面積の換算

面積単位の換算表を、表9に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。
1 m2= 10.7639 ft2
1 ft2= 0.092903 m2

表9 面積の換算
m2 ft2
1 10.7639
0.092903 1

容積の換算

容積単位の換算表を、表10に示す。換算したい単位が「1」となっている行を見ます。
1 米ガロン = 3.7854 リッター
1 英ガロン = 4.5461 リッター

表10 容積の換算
l 米gallon 英gallon
1 0.26417 0.21997
3.7854 1 1.201
4.5461 0.83267 1

温度の換算

半角数字で、温度を華氏[°F]の単位で入れて、[計算]を押して下さい、セ氏[°C]及び絶対温度[K]の単位に変換します。

温度単位 換算器
°F

°C
K
換算例
80°Fを換算すると、26.7°C そして 299.8 K(ケルビン)となる。

明るさの換算

半角数字で、前照灯の光度をカンデラ[cd]そして照射角を度[°]で入れて、[計算]を押して下さい。ルーメン[lm]に変換します。

明るさ換算器 cd → lm
カンデラ cd
照射角 °

ルーメン lm
換算例
ランプが2,400 cd(カンデラ)そして照射角20°は、229 lm(ルーメン)となる。照射角が大きいと広い範囲を明るくしなければならないので、明るい光源を必要とする。

半角数字で、前照灯の明るさをルーメン[lm]、照射角を度[°]そして距離をメートル[m]で入れて、[計算]を押して下さい。ルクス[lx]に変換します。

明るさ換算器 lm → lx
ルーメン lm
照射角 °
距離 m

ルクス lx
換算例
ランプが200 lm(ルーメン)、照射角20°そして距離5mでは、84 lx(ルクス)となる。照射角が大きいと広い範囲を明るくしなければならないので、明るい光源を必要とする。

半角数字で、前照灯の明るさをルクス[lx]、照射角を度[°]そして距離をメートル[m]で入れて、[計算]を押して下さい。ルーメン[lm]に変換します。

明るさ換算器 lx → lm
ルクス lx
照射角 °
距離 m

ルーメン lm
換算例
照射角20°そして距離2mで、明るさがが380 lx(ルクス)のとき、ランプは 145 lm(ルーメン)である。

エネルギーの換算

1Wh=3600J

粘度の換算

動粘度[cSt]= 粘度[cP]/密度[g/cm3]

St : ストーク
P : ポアズ
c : センチ (1/100)

ストーク及びポアズは人名。

表10 動粘度の換算
m2/s St cSt
1 1,000 1,000,000
0.0001 1 100
0.000001 0.01 1
表11 (絶対)粘度の換算
Pa.s P cP
1 10 1,000
0.1 1 100
0.001 0.01 1

単位の接頭語

比較的よく使われる単位の接頭語を表10に示す。接頭語は単位の前に付ける。

(表が見切れる場合は横にスクロールできます)

表12 単位の接頭語
記号 名称 大きさ
n ナノ (nano) 0.000000001 (1/1,000,000,000) 10-9
µ マイクロ (micro) 0.000001 (1/1,000,000) 10-6
m ミリ (milli) 0.001 (1/1,000) 10-3
c センチ (centi) 0.01 (1/100) 10-2
h ヘクト (hecto) 100 102
k キロ (kilo) 1,000 103
M メガ (mega) 1,000,000 106
G ギガ (giga) 1,000,000,000 109
単位に m(ミリ)を付けると、その単位の千分の1を表す。例えば、
mm (ミリメートル)は 千分の1メートル (1mm=0.001m)。
mg (ミリグラム)は 千分の1グラム (1mg=0.001g)。
ml (ミリリットル)は 千分の1リットル (1ml=0.001l)。
mW (ミリワット)は 千分の1ワット (1mW=0.001W)。
ms (ミリ秒)は 千分の1秒 (1ms=0.001s)。
単位に k(キロ)を付けると、その単位の千倍を表す。例えば
km (キロメートル)は 千メートル (1km=1,000m)。
kg (キログラム)は 千グラム (1kg=1,000g)。
kl (キロリットル)は 千リットル (1kl=1,000l)。
kW (キロワット)は 千ワット (1kW=1,000W)。
kPa (キロパスカル)は 千パスカル (1kPa=1,000Pa)。

人名に由来する単位

自転車で使われる人名に由来する単位を表11に示す。ただし、H(ヘンリー)はh(アワー)と間違われて使われ、K(ケルビン)はk(キロ)と間違われて使われることもある。

(表が見切れる場合は横にスクロールできます)

表13 人名に由来する単位
記号 単位名 単位 人名 国籍 生-没 業績
A アンペア 電流の強さ Ampère 仏 1775-1836 電磁界を発見した
H ヘンリー インダクタンス Henry 米 1797-1878 電磁誘導を発見した
Hz ヘルツ 振動数 Herts 独 1857-1894 電磁波の存在を実証した
J ジュール エネルギー Joule 英 1818-1889 エネルギー保存則の理論を確立した
K ケルビン 絶対温度 Kelvin 英 1824-1907 絶対温度の目盛を作った
N ニュートン 力 Newton 英 1643-1727 万有引力を理論づけた
P ポアズ 粘度 Poiseuille 仏 1797-1869 物理学者、生理学者
Pa パスカル 圧力 Pascal 仏 1623-1662 気圧計を発明した
St ストークス 動粘度 Stokes アイルランド 1819-1903 数学者、物理学者
V ボルト 電圧 Volta 伊 1745-1827 電池を発明した
W ワット 動力 Watt 英 1736-1819 蒸気機関を発明した

単位の計算

単位は数式と同じように計算することができる。

例1

速度は単位時間に走る距離のこと。距離の単位は [km] そして時間の単位は [h] とすると、

速度 = 距離[km]/時間[h]、 これより 速度 = km/h

40kmを1.5hで走ったときの速度は、

速度 = 距離/時間 = 40km/1.5h = 26.7km/h

例2

ニュートンによれば、物体に力が働くと加速度が生じる。加速度[m/s2]の大きさは、力[N]に比例して質量[kg]に反比例する。式にすると、

加速度[ m/s2]= 力[N]/質量[kg]

上式の単位を計算すると、 m/s2= N/kg、この式を変形すると N = kgm/s2

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