ある日、入社したての文系大学卒業の後輩から、こんな質問をされました。
「kgとNの違いって、何なんすか？」
内心では「まずは目上への口の効き方からだな」と思いつつも、業務上必要な内容なので説明することにしました。
「kgは重さ、Nは力。
kgに9.8を掛けるとNになる。
なぜ9.8かというと、地球には重力加速度があって――。」
と、いつもの設計者的な説明を始めたのですが、話している途中で気づきました。
あ、これ完全にマニアックなやつだ・・・・と。
案の定、後輩の反応はいまひとつ。
「分かったような、分からないような」表情をしていました。
これは先が長いぞ……。
いや、そもそも新卒が入るたびに、この説明を毎回するのか？
しかも時間をかけて説明して、効果はイマイチ。
教えている相手の問題というより、自分の教え方に問題がある気がしてきました。
そこで考えました。
「自分の子供（中学生）にも分かる説明ができれなけば、本当に理解しているとは言えないんじゃないか？」
そう思い、kg（重さ）とN（力）の違いを、できるだけ噛み砕いて説明する方法を考えてみることにしました。
重さと力は何が違うのか？
重さについて考えてみる。
ここにダンベルがあります。
このダンベルには5kgのプレートが2枚ついています。つまり、このダンベルの重量（重さ）は10kgです。
ここで一つ意識してほしいのは、kgとは「量」を表す単位だということです。
この「量」という考え方が、kgとNを混乱させる一番の原因なので、後ほどもう一度説明します。
力について考えてみる。
次にこのダンベルを持ち上げます。
ダンベルには、黄色の矢印のように常に下向きの力が働いています。
これは「ダンベルが落下しようとする力」であり、言い換えると
地球がダンベルを引っ張っている力です。
一方で、青色は私が落下を防止するために発揮している持ち上げる力です。
- 下向き：地球が引っ張る力
- 上向き：人が持ち上げる力
この2つの力がつり合っているから、ダンベルはその場で止まっているわけです。
……とはいえ、この時点では
「kgと力の関係」がまだピンと来ないと思います。
では、このダンベルを持ったまま月に移動してみましょう。
月でダンベルを持ち上げるとどうなる？
月にやって来ました。
月の重力は、地球の約1/6です。
ということはどうなるかというと、
- ダンベルが落下しようとする力も 1/6
- それを支えるために必要な力も 1/6
になります。だから体が感じる力（重さ）は軽く思うはずです。
しかし、ここで重要なのは、
ダンベルそのものは何も変わっていないという点です。
プレートは5kgが2枚。
つまり、ダンベルの重さ（質量）は月でも10kgのままなのです。
なぜ「質量＝量」が分かりにくいのか？
kgとNが分かりにくくなる原因の一つに、
日常会話での言い回しがあります。
例えば、「〇〇kgで押してください」といった表現がありますよね。
これは本来、力（N）で表すべきものをkgで言ってしまっている状態です。
このせいで、
質量（kg）＝力
という誤解が生まれやすくなっています。
水で考えると一気に分かりやすくなる
イメージをつかむには、水で考えると分かりやすいです。
- 地球での 水1L
- 月での 水1L
これは同じですよね。
場所が変わっても、量は変わっていません。
ただし、
- 地球では重い
- 月では軽い
これは、持ち上げるのに必要な力が変わるからです。
ダンベルに置き換えるとこうなる
この考え方を、ダンベルに戻してみます。
- 地球でのダンベル：10kg
- 月でのダンベル：10kg
→ 量（質量）は同じ
でも、
- 地球で持ち上げるのに必要な力は重い
- 月で持ち上げるのに必要な力は軽い
→ 月では1/6になる
つまり、
- kgは「どれだけあるか（量）」
- Ｎは「どれだけの力がかかっているか」
という違いになります。
まとめ
kgは「どれだけあるか」を表す量（質量）、
Nは「どれだけの力がかかっているか」を表す力です。
ダンベルは地球でも月でも 10kgのまま。
量は変わりません。
ただし、月では重力が小さいため、
落下しようとする力も、持ち上げるための力も 1/6 になります。
つまり、
- kg＝量
- N＝力
場所が変わっても量は変わらない。
変わるのは、支えるために必要な力だけ。
以上が、質量と力の関係でした。
次の記事では力と質量を数字で表す、方程式について解説します。
ご興味あれば、見てもらえると嬉しいです。
コメント