重さ
物体の重さ（または物質量の重さ）は、局所的な重力場によって物体にかかる力の強さの尺度である。重さは、関連しているが全く異なる質量の概念と混同してはならない。地球上の小さな物体では、重量の力は惑星の中心に向けられています。地球の周りを公転している月のようなより大きな物体の場合、力は複合系の質量の中心に向けられています。
一般的な言葉では、何かの重量は、一般的には、地球の表面またはその近くで測定された値であると理解されています。残念ながら、物体の重さを表すのに使われる一般的な用語は、キログラムやポンドなどの質量の単位です。人類の歴史のほとんどすべての期間、重量は地表で測定されてきました。ここでは、重量は質量に比例します。同じ質量を持つ物体は同じ重さを持つ。他のものの2倍の質量を持つ物体もまた、2倍の重さを持つことになります。そのため、質量と重量という二つの言葉を同じ意味のように使い、質量と重量の単位としてキログラムとポンドを使うのが一般的です。2つの異なる性質を説明し、測定するために同じ言葉を使うことで、質量と重量という2つの性質が混同されるようになったのです。質量と重量は同じものではありません。
重さの単位
国際単位系における重量の単位はニュートンであり、記号「N」で表されます。
他の単位は過去に使用されていましたが、ダイン（古いCGSシステムでの力の単位）やキログラム力のように、放棄されています。
重量の測定
物体の重量、または物質の量は、典型的には、スプリングスケールのような計器を用いて測定される。スケールは、計量されている物体に重力に対抗する力を提供するスプリングを含む。重力が下に引っ張られ、スプリングが上に押し上げたり引っ張ったりします。一般的に、体重計は、重量（力である）ではなく、対象物の質量を表示する表示器を備えています。スプリングスケールは、地表で使用することを前提に作られています。スプリングスケールを月に持って行った場合、誤解を招くような読みを与えることになります。
天秤式はかりとは、同じ重力場の中で2つの物体の重さを比較する装置のことで、一方の物体が他方の物体より重いか軽いかを判断します。
重量は可変
重量と呼ばれる力を発生させる局所的な重力場は、時空間的に可変であるため、重量は物質の本質的な性質ではありません。
- 地球の引力は中心までの距離の二乗に比例して減少するので、物体の重さは海抜よりも標高の高いところ（山の頂上など）や、極地よりも赤道のほうがわずかに小さくなります（地球がわずかに膨らんでいるため）。
- 地球上の任意の物体もまた、例えば月のような他のすべての天体に引き寄せられる。したがって、その重さは、地球の反対側にある月よりも頭上にある月の方が小さくなります。
- 重量は地球に限って定義されたものではありません。宇宙飛行士の重量は、月の表面の方が地球の表面よりも6倍軽い。
- 無重力状態とは、宇宙飛行士や人工衛星が惑星を周回する軌道上で経験する、見かけ上の状態のことです。実際には、宇宙飛行士や人工衛星の重さ（引力）が、軌道上でそれらを維持する力となっています。軌道上の物体は非常に高速で移動します。地球の上空300〜500kmを周回している人工衛星の場合、時速約27,000kmです。地球の引力がなければ、衛星は一直線に飛び立っていきます。地球の引力があるからこそ、地球に向かって落下していくのです。横方向への高い速度と、地球の中心に向かって一定の引力が組み合わさって、軌道上にとどまるように軌道を曲げているのです。
質問と回答
Q: 物体の重さとは何ですか?
A: 物体の重さとは、その物体が重力場によって受ける力の強さの尺度です。
Q: 重さと質量はどう違うのですか?
A: 重量は物体にかかる重力の強さを表すものであり、質量は物体に含まれる物質の量を表すものです。
Q: 地球上の小さな物体の場合、重さの力はどこに向かいますか?
A: 地球上の小さな物体の場合、重さの力は地球の中心に向かっています。
Q: 地球の周りを公転している月のような大きな物体では、重さの力はどこにかかりますか?
A: 地球の周りを公転している月のような大きな天体の場合、重さの力は結合系の質量中心に向かいます。
Q: 質量と重量を混同している原因は何ですか?
A: 2つの異なる性質を説明し、測定するために同じ用語を使っていることが、質量と重量の混同を招いています。
Q: 質量と重量は同じものですか?
A: 質量と重さは同じではありません。
Q: 同じ質量の物体は同じ重さですか?
A: 同じ質量の物体は同じ重さです。質量が2倍の物体は重さも2倍になります。
