単位 数の表記、大きさ 割合、比率
長さ、質量、時間、速さ、密度など、物理量を示す単位は重要である。
単位は、基本物理量である長さ(Length),質量(Mass),時間(Time)などが、掛けられたり割られたりして出来る組み合わせであり、様々な単位を基本単位との関係で捉えたものを次元(=dimension)と言う。
例えば、面積=長さ×長さ、体積=長さ×長さ×長さ なので、面積の次元は L2、体積の次元は L3である。密度は単位体積当たりの質量であり(密度=質量/体積)、その次元はML-3である。
計算する時には、複雑なものに限らず、式の左辺と右辺のdimensionを確認(左辺=右辺)する癖を付けて置くとよい(世間には、勿体ぶって計算をしているが実に無意味なものもある)。小学校算数の、「1本15円の鉛筆を20本買ったら幾らか」とか「一人当たり蜜柑5個ずつ4人に配ると何個になるか」と言うような簡単な問題でも、
・15円/本 × 20本 = 300 円
・5個/人 × 4人 = 20個
の様に、きちんと単位を付けた式を立てて計算すべきである。上式を
・20 × 15 = 300
・4 × 5 = 20 の様にしてはいけない。
様々な単位記号中にある"/"は割る事であり、パーと読む(英語では per)。例えば速さ(次元は LT-1) Km/h (km/hr)は、キロメートル パー アワー=毎時何Km、と読む。h=hour(時間) m/m (m/min)は、メートル パー ミニッツ=毎分何m、と読む。m=minute(分) m/s (m/sec)は、メートル パー セコンド=毎秒何m、と読む。s=second(秒) これを更に時間で割ると、 (m/s)/s=m/s2 となり、単位時間当たりの速さの変化量=加速度となる(次元は LT-2)。 rpm (=rounds per minute): 自動車のエンジン回転計に書いてある。分当たり回転数の表示。
漢数字: 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 百 千 万 億 兆 など 昔から日本で数を表すのに使った文字。数の表記(算用数字)
ローマ数字: T U V W X Y Z [ \ ] など 古代ローマで発達した。時計の文字盤などに現在でも使われる事が多いが、実用からは遠い。
アラビア数字: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 インド起源の文字がアラビアを経由し、変形して現在の形になっている。 算用数字として、現在では世界的にこの文字を使う。
中国や日本では、大きな数は10000(10の4乗)を纏まりにして数える。数を表す接頭辞
一、十、百、千、万と桁上がりしながら数えたら、再び戻って一、十、百、千と言い、その後に(万)、億、兆など四桁毎に異なる名称を付けて呼ぶ。例えば 5789345628547 の様な数は、5,7893,4562,8547 と四桁毎にカンマ(,)を入れると読み易くなる(五兆 七千八百九十三億 四千五百六十二万 八千五百四十七)。
一方西洋では、1000(10の3乗)を一纏まりにして数えるので、大きな数には三桁毎にカンマ(,)を入れる方が読み易い。そこで、5789345628547 は5,789,345,628,547 と書く事になる(何と読むか調べよう)。 日本人にとっては、四桁毎にカンマがあれば、その位置から 万、億、兆が直ぐ分かるので便利であるが、何十年も前から三桁毎のカンマ打ちに取って代わられている。不便だが、この表記に慣れる事。
英語では 1,000はthousand(千)、1,000,000 はmillion(百万)、1,000,000,000 はbillion (十億)と言うのが普通である。
billion は元々 bi- million であり、1,000,000の二乗、即ち10の12乗(=兆)。英国ではずっとその意味で使われていたが、米国ならびにその影響の強い国々ではbillionを十億の意味で長く使い続けた。その為、現在はbillion=十億とする人が大多数である。大きな数は、誤解を避けるため指数表示するのが望ましい。
(前に戻る)1〜10を表すギリシャ語が、接頭辞としてよく使われる。
mono di tri tetra penta hexa hepta octa nona deca は、それぞれ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 に対応する。 身の回りで具体例を探しておく事。 例えば、 モノクロ(単色=白黒)=monochrome トライアスロン(三種競技)=triathlon テトラポッド(四足)=tetrapod デカメロン(十日物語)=decameron など ラテン語の1〜10も参考に挙げておく。 unus duo tres quattuor quinque sex septem octo novem decem
基本単位の1000倍、 1/1000倍 毎に異なる接頭辞を付けて分かり易くする。使われるのはギリシャ語由来の次の様な接頭辞である。大きな数を表す:103=kilo- 106=mega- 109=giga- 1012=tera- 1015=peta- 1018=exa- 1021=zetta- 1024=yotta- 小さな数を表す:10-3=milli- 10-6=micro- 10-9=nano- 10-12=pico- 10-15=femto- 10-18=atto- 10-21=zepto- 10-24=yocto- 数の大きさを表すこれらの接頭辞が、各種基本単位の前に付いてその大きさを示す事になる。例えば、 kilometer millimeter micrometer nanometer Km=1,000m mm=1/1,000m μm=1/1,000,000m nm=1/1,000,000,000m 長さに関しては、他に centimeter angstrom(オングストローム) がよく使われる。 cm=1/100m Å=10-10m 基本単位の10倍、100倍は、101=deca- 102=hecto-、1/10倍、1/100倍は、10-1=deci- 10-2=centi- である。 hectare=100ares=10,000u deciliter=1/10 liter---------- kiloliter milliliter Kl=1,000l ml=1/1,000l (ml=ccで表す事があるが、これはcubic centimeter即ち1cm立方。1lは10cm立方なので1,000cc=1l となる。) ---------- kilobyte megabyte gigabyte KB=1,000bytes MB=1,000,000bytes GB=1,000,000,000bytes computerの記憶容量を表す。
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部分の全体に対する割合を表すには、全体を 1とみなして小数もしくは分数表示するのが基本。
百分率やppmなどを用いるのは、小さな数値は言い難く、読み難いからである。
日本では、割合を割、分、厘、毛で表す。これらは、それぞれ全体の0.1、0.01、0.001、0.0001を示している。 ただし、日常では「分」を「割」の意で使うことが多い(「五分五分」、「盗っ人にも三分の理」など)。
・百分率(%)=percentage: ある部分の全体に占める割合を、全体量を100として表す。 記号の読みはパーセント(percent)。perは〜当たりという事で、割る事を意味している。centは100を表す。 「35%」という記述は「100当たり35」即ち「全体を100とした内の35を占める」の意。 35割る100=35/100=0.35=35% 1$=100cents century=世紀(100年)計算: 1ccの液体を25mプールに薄めた時の濃度は?
・千分率(‰)=permillage: ある部分の全体に占める割合を、全体量を1000として表す。 記号の読みはパーミル(permill)。millは1000を意味する。
・百万分率=ppm: parts per million partsは部分、perは〜当たり、millionは百万。 millionaire(ミリオネア)=百万長者 ある部分の全体に占める割合を、全体を1,000,000として表す。
・十億分率=ppb: parts per billion billionは十億。ある部分の全体に占める割合を、全体を1,000,000,000として表す。
・兆分率=ppt: parts per trillion trillionは兆。ある部分の全体に占める割合を、全体を1,000,000,000,000として表す。
ppmやppbは、化学物質などの環境汚染でよく耳にするし、最近はpptもちらほら目にする様になった
(何と微量か)。
横幅15m、平均深さ1.5mとして 25×15×1.5=562.5 m3 1m3=100万cc
故に 1/562.5=0.00178 ppm 1.78 ppb