無次元量
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0次元」とは異なります。

無次元量(むじげんりょう、英語: dimensionless quantity)とは、全ての次元指数がゼロのである[1]。慣習により無次元量と呼ばれるが無次元量は次元を有しており、指数法則により無次元量の次元は1である。無次元数(むじげんすう、dimensionless number)、無名数(むめいすう、bare number)とも呼ばれる。

無次元量の数値は単位の選択に依らないので、一般的な現象を特徴付ける物理量として、物理学工学経済など多くの分野で広く用いられる。このようなパラメータは現実には物質ごとに決まるなど必ずしも操作可能な量ではないが、理論や数値実験においては操作的な変数として取り扱うこともある。
歴史

無次元量は科学において時々現れ、次元解析の分野において形式的に扱われる。19世紀、フランスの数学者ジョゼフ・フーリエスコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが、近代的な次元単位の概念を発展させた。後のイギリスの物理学者オズボーン・レイノルズレイリー卿の研究は、物理学における無次元数の理解に貢献した。エドガー・バッキンガム(英語版)は、レイリーの次元分析の手法を基に、これらの量の性質を正式化するバッキンガムのπ定理を証明した(これは、フランスの数学者ジョゼフ・ベルトランの以前の研究とは独立している)。多くの他の無次元数(主として比率)は、1900年代初期、特に流体力学熱伝導の分野で作られた。 組立単位 dB(デシベル)で比率を計測することは、今日、広く普及している。2000年代初頭、国際度量衡委員会は、無次元量の単位を「ウノ」(uno)と命名することについて議論したが、却下された[2][3][4]
比率

同じ種類の2つの量のとして定義される量は無次元量である[5]。例えば傾きは水平距離に対する鉛直距離の比である。つまり「長さ」という同種の量の比として定義される無次元量である。より複雑な例として、変形の尺度であるひずみは、変形前の長さに対する長さの変化の比として定義される無次元量である。他の例として濃度(質量濃度、体積濃度、モル分率など)が挙げられる。例えばアルコール度数アルコール飲料容積に対するエタノールの容積の比である。

このような無次元量の一貫性のある組立単位は数の1である。実用上は数値を扱い易くするために、百分率パーセント、% = 0.01)や千分率パーミル、‰ = 0.001)、ppm(10−6)、ppb(10−9)、ppt(10−12)などのParts-per表記が用いられる。

また、どの種類の量の比であるかを明示するために対応する単位の比(kg/kg、mol/molなど)で表される。例えばアルコール度数は通常は百分率で表わされるが、容積比であるから % = mL/100mL と書き換えられる。

角度の単位は無次元量である。弧度法による単位(ラジアン)は円周上の長さと半径との比率であり、度数法による単位(グラードなど)は円周上の長さと円周との比率に定数をかけたものである。

統計学では、変動係数平均に対する標準偏差の比であり、データのばらつきを表現するために使用される。

他に以下のような例がある。

長さ同士の比:アスペクト比

質量同士の比:比重原子量

周波数同士の比:Q値(振動や共振の鋭さを示す値)


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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