建築学生が学ぶ構造力学

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比重から体積を求める方法|計算式と建築材料の重量計算への応用

この記事の要点

比重から体積を求めるには「体積=質量/(比重×水の密度)」を使います。比重7.85の鉄で質量785kgの場合、体積=785/(7.85×1000)=0.1m³(100L)です。

逆に体積から重量を求めるには「重量=比重×体積×1000kg/m³」で計算します。建築の荷重計算では、鉄(比重7.85)・コンクリート(比重2.3〜2.4)・アルミ(比重2.7)の比重を使い重量を算出します。

これが比重と体積の関係です。

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比重とは「ある体積をもつ物質の質量を、同等の体積を持つ水(4℃)の質量で割り算したもの」です。

これが比重と体積の関係です。

イメージしやすいよう図で示します。

体積とは空間に占める物体の大きさです。

ある物質の物体の大きさ、水の大きさを等しくして、水の質量を基準に、ある物質の質量が「どのくらい大きいか(小さいか)」表した値が比重です。

比重が1より大きい物質は水よりも重く、1より小さい物質は水より軽いことがわかります。


比重と体積の関係


また、質量を体積で割り算した値を「密度」といいます。つまり、比重は物質の密度を水の密度で割り算した値(比重は密度の比率)ともいえます。よって、比重を求める計算式は


比重の出し方


です。上記より、水の密度≒1g/cm3なので結果として比重と密度の値は等しくなります。質量(重量)=体積×密度、体積=質量÷密度より、密度を比重に置き換えて考えれば


比重から体積を求める方法


のように、比重から体積を求める計算、重量を計算する方法が得られます。

混同しやすい用語

比重(ひじゅう)

水(4℃)の密度を基準にした物質の密度の比率で、無次元数です。

体積の計算に使えますが、厳密には密度×体積=質量の関係を使います。

体積(たいせき)

物体が占める空間の大きさで、m3やcm3単位で表します。

比重から体積を求める場合は「体積=質量÷密度(≒比重)」と計算しますが、質量と体積を混同しないよう注意が必要です。

質量(しつりょう)と重量(じゅうりょう)

質量はkgで表す物体そのものの量、重量はkNで表す重力による力です。

比重と体積から算定する際、質量か重量のどちらを求めているか混同しやすい点に注意します。

比重と体積の関係を整理した表を示します。

項目内容備考
比重の定義物質の密度÷水の密度無次元数
質量の計算質量=比重×体積×1000(kg)比重≒密度の値を利用
体積の計算体積=質量÷(比重×1000)密度(比重)から逆算

まとめ

今回は、比重と体積の関係について説明しました。比重とは「ある体積をもつ物質の質量を、同等の体積を持つ水(4℃)の質量で割り算したもの」です。これが比重と体積の関係です。比重と密度の違い、密度の意味など下記も勉強しましょう。

密度とは?意味・求め方と比重との違い・単位(ρ)と水・空気の密度一覧(建築材料)

密度と比重の違いと換算方法|関係式と計算式をわかりやすく解説

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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