第2章:トルクとは
(トルクに関する物理の基礎)

2010/01: 初版
2018/11: 更新

目次


 2. トルクとは(トルクに関する物理の基礎)
  2-1. トルクの求め方と単位
  2-2. 駆動力の求め方
  2-3. 力の単位kgfとは
  2-4. ニュートン(N)とは
  2-5. 単位について
  2-6. 加速とは
  2-7. トルクとモーメントの違い


2-3. 力の単位kgfとは


前項の説明で突然”kgf”と馴染みのない単位が出てきましたので、これも簡単に説明しておきましょう。

20 kgfの" f "とは、force(フォース:力)の" f "を表しており、質量の単位である20 kgと区別するために付いています。

両者(kgとkgf)の違いは以下の通りです。

種類 説明
20 kg 質量 物体の質量を表しており、それだけでは重さはなく、いつでもどこでも一定です。
このため、地球上でも、月の上でも、無重力の宇宙でも20 kgのままです。
20 kgf 物体に掛る力を表しており、地球上では20 kgの物体に掛る力(重力)を表します。
このため、月ではもっと小さな力になり、無重力の宇宙ではゼロになります。

ただし、地球にいる限り20 kgの物体には常に20 kgfの力が掛りますので、両者は全く同じものと考えて頂いて構いません。

ですので、何もわざわざ分けて書く必要はないのですが、加速度の計算を行うとどうしても両者を分けて書く必要があり、本書も途中から力の場合正確に20 kgfと書くように改めました。

という訳で、本書の場合下の表の様に重さ/重力/力/荷重の単位をkgfと書き、質量/重量をkgと書く事にしています。

単位 日本語
kgf 重さ、重力、力、荷重
kg 質量、重量

日常的には重さも重量も同じ様に使いますが、厳密には重さと重量は異なるものなのです。

ちなみに自動車のカタログには、重量として単位はkgになっており、電化製品等は質量と呼んで単位はgになっています。

もし”重さ”と書かれているカタログがあったら、(誰も気にしないでしょうが)知っている人が見ると、物理に詳しくない人が書いたと思われてしまいます。


2-4. ニュートン(N)とは


また最近では、国際的な決まり事して、力の単位はN(ニュートン)で表し、その補助としてkgfと書くのを推奨されているのですが、感覚的に分かり易いので本書ではこのままkgfで進めます。

ちなみにNとkgfの関係は以下の通りですので、自動車カタログにニュートンが出てきたら、0.1倍すれば簡単にkgfに変換できます。

1 N=0.1 kgf(正確には0.102 kgf)


例えば、エンジンのトルクが200 N・mだとしたら、0.1倍して20 kgf・m(正確には20.4 kgf・m)と思えば大きな間違いではありません。

この1 N=0.1kgfは、これからの人生で必ず必要になりますので、今すぐ覚えてしまいましょう。

また1 kgfをNにすると以下の様になります。

1 kgf=9.8 N


ですので先ほどの表にニュートンの単位を加えると以下の様になります。

種類 説明
20 kg 質量 物体の質量を表しており、それだけでは重さはなく、いつでもどこでも一定です。
このため、地球上でも、月の上でも、無重力の宇宙でも20kgのままです。
20 kgf 物体に掛る力を表しており、地球上では20kgの物に掛る力(重力)を表します。
このため、月ではもっと小さな力になり、無重力の宇宙ではゼロになります。
196 N 物体に掛る力を表しており、地球上では20kgの物に掛る力(重力)を表します。
このため、月ではもっと小さな力になり、無重力の宇宙ではゼロになります。

ちなみに力の大きさを測る測定器を校正する場合は、以下の様なニュートン分銅を使います。


10Nに対応するニュートン分銅(質量1020.7g)

また前述のトルクの図をニュートンで書き直すと以下の様になります。


ここだけの話ですが、手っ取り早い覚え方としてはf=9.8(正確には9.8 m/s2)と覚えておくと後々便利です。

とは言え、国際規格に早く慣れた方がグローバル化には有効かもしれないため、いつかN単位に全面改訂するかもしれません。

なおこの単位の元祖であるニュートンが発見した運動の第二法則については、今後第6章:トルクと加速度の関係で更に詳しく述べる事になります。


もしニュートンが17世紀(1665年)に万有引力を発見していなければ、私たちはまだクルマを手に入れていなかったかもしれないのです。

さて最後に復習です。

1ニュートンは、何kgfだったでしょう?

1ニュートンは、0.1 kgfです。

ニュートンとkgfを変換する事は、これから技術系の仕事をするとしばしば発生しますので、必ず役に立つと思います。

kgfとNが分かった所で、次は単位の書き方について述べたいと思います。

恐らく学校の先生も知らない話もありますので、是非覗いてみて下さい。




2-3. 力の単位kgfとは

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2-1. トルクの求め方と単位

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2-5. 単位について





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