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。
表1 単位記号の正誤例
単位
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正
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誤
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記事 |
キロメートル
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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
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kg
|
Kg
|
キロは小文字のk、大文字のKは別の単位
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キロワット
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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
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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
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メートル
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m
|
M
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メートルは小文字のm、大文字のMは別の記号
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ミリメートル
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mm
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m/m
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mを斜め上下に並べて1文字の大きさで表した名残り
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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。
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。
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
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。
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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。
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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 |
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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
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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)
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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
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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)
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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、10lbf 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 |
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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 |
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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
[km/h]と[m/s]の関係をグラフにして右図に示す。
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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)
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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)。
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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 |
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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
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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 |
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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 |
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表9 面積の換算
m2 |
ft2 |
1 |
10.7639 |
0.092903 |
1 |
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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 |
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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 |
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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。
[ 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。
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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。
[ 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。
[ 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。
[ 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。
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エネルギーの換算 |
1Wh=3600J
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粘度の換算 |
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 |
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 |
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。
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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 |
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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)。
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人名に由来する単位 |
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 |
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。
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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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