中学生になると、授業が一気に難しくなりますね。
小学生時代の授業とは比べ物にならないくらい難しいです。
学年が進むにつれ、高校の授業の基礎学習のような
内容になってくるので、難易度はかなり上がります。
友人のお子さんが中学校3年生なのですが、
授業で「鉄の比重の計算」についての授業についていけず、
悩んでいたそうです。
そもそも比重って何なの？
「比べた重さ」という風に書くっていう事は、
これは重さのことなの？
重さを比べるっていう事は、重さの計算をするってことなの？
わからないよー！
お父さんお母さん、教えて！
ですが、難しすぎて、両親も
教えてあげることができなかったそうです。
同じ様に難しすぎて悩んでいる学生さんも
たくさんいらっしゃると思います。
ですが、ここでつまずいてしまうと、
この先の受験にも支障が出てしまいますし、
ここをきちんと理解しておかないと、
高校に入学してからも授業について行けなくなってしまいます。
ここでしっかり疑問を解決できるように、
説明してみたいと思います。
鉄の比重の計算方法を具体例で解説
まず、「比重」という言葉について説明します。
「比重」とは、「ある一定の温度で決められた標準物質と、
他のある物質との質量の比」のことです。
質量とは、重さのことですね。
例えば、気体。
普段、私たちの周りにある空気が標準物質の比重1になります。
風船は空気の中に浮かび、空に向かって飛んでいきますよね。
これは、風船の中に入れるヘリウムという気体の比重が
1より小さいことによります。
ヘリウムの比重は、0.138ととても小さいために、
風船は空気の中を空に向かって飛んでいくことができるんですね。
固体や液体の場合は、4℃の水を標準物質として考えます。
ここで考える大きさは、1cm×1cm×1cm
（１立方センチメートル）とします。
1立方センチメートルの水の重さは1gです。
水の比重を基準にして、素材の比重というのは決まっています。
鉄の比重は、7.85です。
鉄の比重は、水の比重1に対して大きいので、水に沈みます。
逆に、水に浮かぶ灯油は、比重が0.78です。
比重が1より小さいために水に浮かぶのですね。
では、本題の「鉄の比重の計算」です。
比重の計算は、「物質の質量÷物質の体積と同じ水の質量」で計算できます。
例を出しますね。
鉄の塊が100立方センチメートルあった時の重さは785ｇです。
この場合の鉄の比重を計算してみましょう。
先に述べたように、比重は「物質の質量÷物質の体積と同じ水の質量」で
計算できます。
100立方センチメートルの水の重さは100gですね。
なので、鉄の比重は
785g÷100ｇです。
785÷100＝7.85
比重は7.85ということになります。
逆に、この比重を利用して、物体の質量を計算することもできます。
鉄の大きさが100立方センチメートルだった時、
この鉄の質量はいくらになるでしょうか。
鉄の比重は7.85です。
計算は、
100×7.85＝785で、785gということになります。
比重が7.85ということは、
この場合に基準となる水1立方センチメートルに対して
鉄の重さが7.85ｇということです。
それが100立方センチメートルという大きさなので、
こういった計算になるのです。
鉄の「比重の単位」は無い
結論から言うと、比重に単位はありません。
それは、「比」だからです。
水に対する「比」なので、単位が存在しないのです。
例えば…。
1cmの10倍は10cmです。
これは、1cmと10cmを比べた時に、長さが10倍だということですね。
比べた時の長さです。
ここで使われる単位は、長さの単位であるcmというものです。
1gの10倍は10gですね。
これも同じく、1gと10gを比べた時の重さが10倍だということ。
使われる単位はgという重さの単位です。
単位があったとしても、計算式の途中で単位はなくなってしまうのです。
「倍」が単位ではないのか？という風に思うかもしれませんが、
りんご1個の10倍は何個でしょう？という質問があった時に、
1個×10で10個です、と答えるように、
10倍を表す「×10」にはやっぱり単位がありません。
最初に、「比べた重さなの？」というようなことを書きましたが、
これで、比重が「比べた重さ」ではないことが分かったかと思います。
比重の計算は理解すれば簡単
比重の計算、すごく難しいですね。
言葉の意味もなかなか理解しにくいです。
私は学生時代、理科とか物理がとっても苦手だったので、
やっぱり理解するのには時間がかかりました。
何度も先生や友達に聞いたりしていたので、
すごく迷惑をかけてしまったなぁと反省しています。
「比重」というのが、「基本物質との質量の比」であるということが
理解できれば、その後の計算は簡単です。
単位がないということの意味が分かれば、「基本物質との質量の比」の
意味も分かりやすいと思います。
理解するのはとても時間がかかるかもしれないし、
とても苦労するかもしれません。
私も、「こんなの勉強しても将来何にも使わないし…」とか
思ったことがあります。
でも、もしかしたら、これが理解できたことによって、
興味がわいて、直接この計算が活かせる道に進むかも
しれませんしね。
使わない道に進んだとしても、ここでつまずいたときに
理解しようとした、学ぼうとした姿勢は、
今後絶対に活かされていくと思いますので、
わからなくても諦めずに勉強を頑張りましょう！