キログラム

沿革

1879年には金属片が作られた。1889年に正式にキログラムと決定された。素材は、プラチナ90％、イリジウム10％。これらの金属は、一般の金属のように錆びたり腐食したりしないという理由で選ばれた。フランスのセーヴルにあるBIPMの保管庫に保管されている。1795年から1799年まで、質量の単位は「キログラム」ではなく、「グレイブ」と呼ばれていた。

オリジナルのキログラムは、ベルジャーの中に保管されています。時間が経つとホコリがついてしまいます。測定する前に、元の大きさになるように洗浄します。

質量・重量

キログラムは、質量を表す単位です。普通に考えれば、質量を測ることで「どれだけ重いか」がわかる。これは科学的には正しくありません。質量は慣性的な性質です。何の力も加わっていない状態で、物体が一定の速度に留まろうとする傾向を表しています。

アイザック・ニュートン卿の運動法則には、重要な公式があります。F = maです。Fは力、mは質量、aは加速度です。質量(m)が1キログラムの物体は、1ニュートンの力(F)が作用すると、毎秒1メートルの速さで加速(a)します。これは、地球の重力による加速度の約10分の1です。

物質の重さは、重力の強さに依存する。物質の質量はそうではありません。物体の質量はどこでも同じである。観測者に対して相対論的な速度で移動していないと仮定すれば、物質は不変の質量を持っています。アインシュタインの特殊相対性理論によれば、静止質量mを持つ物体や粒子の₀相対論的質量（観測者に対する見かけの質量）は、M＝γ₀m（γはローレンツ係数）として速度とともに増加する。この効果は、光速よりも桁違いに小さい日常的な速度では消滅するほど小さいが、非常に高速になると顕著になる。例えば、観測者に対して光速のわずか10％の速度で移動すると、日常的な速度（時速約1億800万km）に比べて相対論的質量が0.5％強増加します。

キログラムに関しては、物質の質量が一定であることに対する相対性理論の影響は、単に興味深い科学的現象であり、キログラムの定義やその実用化には全く影響しません。しかし、物体には質量と慣性が残っています。宇宙飛行士は、10キログラムの物体を1キログラムの物体と同じ速度で加速するために、10倍の力を使わなければなりません。

写真のような一般的なブランコは、力、質量、加速度の関係を示すことができます。誰かがブランコに乗っている大人を押すと大人はゆっくりと加速します。大人は短い距離だけ前に揺れてから、ブランコの方向を変えるでしょう。もし、子供がブランコに座っていたら、子供はより速く、より遠くに向かって揺れるでしょう。

ブランコの鎖が子供の体重を支えている。もし、その子の後ろに立って止めようとすると、その子の慣性に逆らうことになります。この慣性は、体重ではなく質量から来ています。

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