SI単位系とは｜7つの基本単位と建築で使う組立単位・変換方法を解説
この記事の要点
構造計算を習い始めたころ、荷重の単位がkNなのか、kN/m²なのかで混乱した記憶がある。
SI単位系の体系を一度整理しておくと、単位換算の誤りが格段に減る。
この記事ではSI単位系の意味・7つの基本単位の一覧・建築設計でよく使う組立単位と変換方法を解説する。
構造力学で使う力の単位N（ニュートン）はSI組立単位で、「力（N）＝質量（kg）×重力加速度（m/s2）」で定義される。
この記事では、SI単位系とは何か、SI単位系の単位は何か、基本単位との関係はどうなっているのかを整理します。
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SI単位系とは、国際的に標準化された単位です。
SI単位系を使うことで、各国で共通した数値で問題に取り組むことができます。
今回はSI単位系の意味、一覧、基本単位系、組立単位系、単位の変換について説明します。
※荷重の単位、ひずみの単位については下記が参考になります。
単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方
ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説
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SI単位系とは？
SI単位系は、国際的に標準化された単位です。昔、日本では工学単位系を使っていました。※工学単位系については下記が参考になります。
一方、海外では別の単位系で表しています。これでは、世界的な問題を取り扱うとき、あるいは研究交流の場で、とても厄介です。どちらかの国が使う単位に統一する必要があるからです。そこで、国際的に標準化された単位であるSI単位系がつくられました。
SI単位系は、基本となる「SI基本単位系」と「SI組立単位系」があります。後述したので参考にしてください。
SI基本単位系の一覧
SI基本単位系を下記に示します。
基本量 |
名称 |
記号 |
長さ |
メートル |
m |
質量 |
キログラム |
kg |
時間 |
秒 |
s |
また、SI基本単位系を組み合わせた単位を「SI組立単位系」といいます。
SI組立単位の一覧
SI組立単位系を下表に示します。
組立量 |
名称 |
記号 |
面積 |
平方メートル |
m2 |
体積 |
立方メートル |
m3 |
時間 |
秒 |
s |
速さ，速度 |
メートル毎秒 |
m/s |
加速度 |
メートル毎秒毎秒 |
m/s2 |
SI単位系の例を示します。 面積を考えてください。四角形の面積は縦×横ですね。単位を含めて示すと下記です。
- 縦(cm)×横(cm)=面積(cm2)
上記のように、SI基本単位を組み合わせたものをSI組立単位といいます。
SI単位の変換
SI単位の変換は下記が参考になります。
また荷重の単位と変換は下記が参考になります。
単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方
SI単位とニュートン
荷重の単位は、SI単位系であるNで表します。このNは｢ニュートン｣といいます。下記にニュートンの単位を示します。
- 力(N)＝質量(kg)×重力加速度(m/s2)
詳細は下記が参考になります。
単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方
混同しやすい用語
SI基本単位系
国際単位系（SI）の基礎となる7つの独立した単位。
長さ（m）・質量（kg）・時間（s）・電流（A）・温度（K）・物質量（mol）・光度（cd）。
SI組立単位と混同しやすいが、基本単位は「これ以上分解できない独立した量」であり、組立単位はそれらを組み合わせたもの。
SI組立単位（ニュートンなど）
基本単位を組み合わせて定義される単位。
例えばN（ニュートン）＝kg・m/s2、Pa（パスカル）＝N/m2。
基本単位との違いは「組み合わせて導かれる単位か否か」で、構造力学で使うN・Pa・J・Wはすべて組立単位。
まとめ
今回はSI単位について説明しました。意味が理解頂けたと思います。SI単位は構造力学の基本です。単位変換をできること、特に荷重の単位変換は覚えてくださいね。数学や物理で勉強した長さの単位も忘れないよう注意してください。下記も参考になります。
単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方
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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
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- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
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