機械設計を学び始めると、よく目にする単位に「kg（キログラム）」「kgf（キログラム重）」「N（ニュートン）」があります。
一見すると同じ「力や重さ」を表しているように見えますが、実際には意味や使い方が大きく異なります。
初心者の方が最も混乱しやすいポイントが、質量（kg）と力（Nやkgf）の違い です。
設計計算を正しく行うためには、この違いをしっかり理解しておく必要があります。
本記事では、機械設計における kg・kgf・N の違いと使い分け を、初心者にもわかりやすく具体例を交えて解説します。
kg（キログラム）とは？
kgの意味
- 質量の単位（国際単位系 SI 単位）
- 物体そのものが持つ「重さのもと」を表す量
- 場所（地球・月など）が変わっても変わらない
🔍 例）
- 水1リットルの質量 = 1 kg
- 鉄の塊5 kg → どこに持っていっても5 kg
注意点
設計計算で「kg」と書かれていたら、それは「力」ではなく「質量」を表しています。
N（ニュートン）とは？
Nの意味
- 力の単位（SI単位）
- 1 N = 1 kg の質量に 1 m/s² の加速度を与える力
- 力を表すときの国際的に標準的な単位
重力加速度を使って質量から力に変換できます。
\( \displaystyle F=m×g\)
ここで、
- m：質量（kg）
- g：重力加速度（9.80665 m/s²）
🔍 例)
- 質量 1 kg の物体 → 地球上では 9.81 N の力で地面を押している
kgf（キログラム重）とは？
kgfの意味
- 力の単位（重力単位系）
- 「質量1 kg の物体が地球上で受ける重力の大きさ」を1 kgfと定義
つまり…
\( \displaystyle 1kgf=9.80665N\)
なぜ使われるのか？
- Nは初心者にとって直感的にイメージしづらい
- 「10 kgf の力」と言えば「10 kg の物を持ち上げるときの力」と直感的に理解できる
- 古い設計資料や工具の仕様（例：トルクレンチ）では今でも kgf が使われることがある
kg・kgf・N の違いを表で整理
| 単位 | 種類 | 意味 | 例 |
|---|---|---|---|
| kg | 質量の単位 | 物体そのものの量 | 5 kgの鉄 |
| N | 力の単位（SI） | 物体に働く力 | 5 kgの物体が地球上で 約49 Nの重力を受ける |
| kgf | 力の単位（重力単位系） | 1 kgの質量に働く重力 | 1 kgf ≈ 9.81 N |
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kgf➡N(ニュートン）
N（ニュートン）⇒kgf
機械設計での使い分け
基本はN（ニュートン）
- 国際単位系（SI単位）で標準化されている
- JISやISOの規格でも力はNで表記される
- 設計図やCAE解析ソフトでも基本はN
kgfが使われる場面
- 古い図面や設計資料
- ボルトの締付けトルク（kgf·cm, kgf·m）
- 直感的な説明が必要なとき
ただし新しい設計ではNやN·mに統一するのが推奨されています。
よくある注意点
- kgとkgfを混同しない
- 「100 kgの力」と書いてある資料は、正しくは「100 kgf（≒ 981 N）」のことが多い
- 換算を必ず確認する
- 1 kgf = 9.81 N を忘れない
- トルクや応力計算ではN系を使う
- 応力：N/mm²（= MPa）
- トルク：N·m
具体例で理解する
例1：質量から力に変換
質量10 kgの物体があるとき、地球上での重さ（力）は？
- Nで表す
\( \displaystyle F=m×g\)
- kgfで表す
\( \displaystyle 10kgf\)
👉 設計図では「98.1 N」と表記するのが正しい。
例2：ボルトの締付けトルク
古い工具に「10 kgf·m」と書かれていた場合、N·mに直すと？
\( \displaystyle 10×9.81=98.1 N\)
👉 現代のトルクレンチや解析では「N·m」が標準。
まとめ
✔ kg は質量の単位、Nとkgfは力の単位
✔ 1 kgf = 9.81 N で換算される
✔ 機械設計では基本的に N（ニュートン）を使うのが国際標準
✔ 古い資料では kgf が残っているので換算に注意
✔ kg（質量）と kgf（力）を混同すると、設計ミスや安全性低下につながる
初心者は「質量＝kg、力＝N」という基本を押さえ、必要に応じて kgf との換算を正しく行うことが大切です。
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