垂直につるした直径2cmの丸棒の先端に質量900 ㎏の荷をつり下げるとき、生じる引張応力の値に最も近いものは(1)~(5…

揚貨装置の運転のために必要な力学に関する知識 第39問

垂直につるした直径2cmの丸棒の先端に質量900 ㎏の荷をつり下げるとき、生じる引張応力の値に最も近いものは(1)~(5)のうちどれか。ただし、重力の加速度は9.8m/s²とし、丸棒の質量は考えないものとする。

正答 (4)
正答は (4)。約28ニュートン毎平方ミリメートル です。 【丸棒の断面積】 半径 = 2 ÷ 2 = 1cm = 10mm 断面積 = 10 × 10 × 3.14 = 314平方ミリメートル 直径2cmなので、半径は1cm(10mm)です。直径のまま2乗しないよう気をつけます。 【荷重】 900 × 9.8 = 8820N 【引張応力】 応力 = 荷重 ÷ 断面積    = 8820 ÷ 314    = 約28 【応力の求め方】 応力 = 荷重 ÷ 断面積
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分母は長さではなく面積です。単位がニュートン毎平方ミリメートルであることからも、面積で割ると分かります。 【単位をそろえる】 求める応力の単位  ニュートン毎平方ミリメートル だから断面積も平方ミリメートルで出します。cm のまま計算すると、100倍ずれます。 1平方センチメートル = 100平方ミリメートル 【ほかの選択肢】 (1) 3 (2) 7   直径を半径として計算した場合(4倍違う)に近い (3) 14   断面積を2倍にしてしまった場合 (5) 56   断面積を半分にしてしまった場合 (2)は、直径の2cmをそのまま半径に使うと出てきます。 半径に直すところが、この設問のいちばんの落とし穴です。 【直径と半径】 直径が2倍 → 断面積は4倍 2乗で効くので、半径の取り違えは答えを4倍ずらします。 【太いほど丈夫なわけ】 同じ荷重でも、断面積が大きければ応力は小さい 丸棒を太くするのは、応力を下げるためです。

出典:揚貨装置運転士 2023年下半期実施分(2024年4月掲載/公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題)出典元ページ

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