質量、重力、密度

同じあなたでも、月では軽く感じる

• 月のアストロノートは高く跳べ、軽く感じる。
• しかし、彼らは地球と同じ物質でできている。
• この謎は2つの異なる概念によって解ける。質量と重量だ。次に密度を測る。

質量

• 質量とは、物体に含まれる物質量である。
• キログラム（kg）で測られる。
• 物体を移動させても質量は変わらない — 月にしても、宇宙に行っても、どこでも。
• **天平（balance）**は、未知の質量と既知の質量を比較する。

重力

• 重量（weight）とは、質量に働く重力の力のことである。単位はニュートン（N）で表す。
• 重量は変化しうる：月の重力が弱いため、月では重量が小さくなる。
• 重力場強度とは、単位質量あたりの力のことで、以下の通りである：

• よって、重量は $W = mg$ である。地球では $g \approx 9.8\ \text{N/kg}$ —— 自由落下の加速度と同じ数値である。

落下物体が加速し続け、空気抵抗がその重量に等しくなるまでになる

密度

• 密度とは、単位体積あたりに詰まっている質量のことである：

• 記号 $\rho$ はギリシャ文字「ロー（rho）」である。単位は $\text{kg/m}^3$ または $\text{g/cm}^3$ 。
• 測定方法：天平で質量を求め、体積を求め、その後の計算で割る。
• 規則形状固体（箱など）：辺の長さを測り、体積を計算する。
• 不規則形状固体（石など）：メスサイリンダー内の水に沈める—水位の上昇分が体積となる（浮遊法）。

浮上・沈没

• 物体の密度が液体の密度より小さい場合、物体は浮く。
• 物体の密度が液体の密度より大きい場合、物体は沈む。
• 氷は水よりわずかに密度が低いため、水の上に浮く。

理解できましたか