単位Nとkgfの違いは? NやJをkg,m,sで表そう

単位Nとkgfの違いは? 単位N、J、Wをkg,m,sで表そう

 

こちらのページでは、電池を始めとした科学的な解析時に重要である単位Nやkgf、J、WをSI単位系のkg、m、sを用いて表す方法、変換方法について解説しています。

 

・単位Nとkgfの違いは?kgとの関係性は?

 

・単位Nをkg,m,sで表そう

 

・単位Jをkg,m,sで表そう

 

・単位Wをkg,m,sで表そう

 

というテーマで解説しています。

 

上述の単位は材料力学における弾性率の計算ポアソン比の計算、リチウムイオン電池関連では出力Wh容量(ワット時定格量)を計算する際など、多くのパラメータを計算する際に使用しますので良く理解しておきましょう。

 

 

Nとkgfの違いは?kgとの関係性は?

 

kgf(キログラム重、キログラムフォースと呼びます)について説明する前の前知識として、kgについて解説します。

 

こちらで質量と重量の違いについて記載していますが、国際的な基準の単位であるSI単位系において、kgは質量の単位のことを表します。

 

そして、kgfの定義としましては、1kgfはm=1kgにおいて、地球における重力加速度9.8m/s2 を用いた時の重量のことを指します。

 

また運動方程式F=maにおいて、m=1kg、a=g=9.8m/s2 を代入しますと、運動方程式のFの単位は【N】であることに気を付けますと、およそF=9.8Nとなります。

 

つまり1kgf≒9.8Nであることがわかります。

 

以下に代表的な単位をkg,m,sを用いて変換する方法を解説しましたので、参考にしてみてくださいね。

 

 

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単位Nをkg,m,sで表そう

 

それでは、上で解説しましたNについてkgやm,sで表してみましょう。

 

運動方程式F=maの各々の単位に着目していきます。

 

すると、Fの単位は[N]、mの単位は[kg]、aの単位は[m/s2]です。

 

よって、これらを等式で結びつけると[N]=[kg・m/s2]となります。

 

単位の変換は、有名な方程式に立ち返って考えることで算出できることを、頭に入れておきましょう。

 

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単位Jをkg,m,sで表そう

 

まず、1Jの定義を解説します。

 

1Jは1Nの力に逆らって1m動かす際に必要なエネルギーと定義されています。

 

つまり、1J=1N×1mであるため、[J]=[N・m]となります。

 

そして、[N]=[kg・m/s2]であることを上式に代入することで、[J]=[kg・m2/s2]となります。

 

また、電気化学の分野でエネルギーJは電荷C×電圧VのJ=CVという式での変換も良く使用しますので、覚えておきましょう。

 

 

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単位Wをkg,m,sで表そう>

 

このサイトのメインテーマである電池分野における出力などの単位は[W]を用いて表します。

 

単位[W]をkg,m,sを用いて表す方法について解説しています。

 

Wは仕事率とも呼ばれ、単位時間あたりのエネルギー変化を表します

 

つまり、仕事率の単位Wは仕事(エネルギー)の単位Jを時間の単位sで割ったものであるといえ、[W]であるといえ、[J]=[kg・m2/s2]とで表されることを用いますと、[W]=[kg・m2/s3]となります。

 

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