図のように質量10㎏の荷を同じ長さの2本のロープを用いて2人でそれぞれ鉛直線に対し30°の角度で引き上げているとき、1人…
揚貨装置の運転のために必要な力学に関する知識 第37問
図のように質量10㎏の荷を同じ長さの2本のロープを用いて2人でそれぞれ鉛直線に対し30°の角度で引き上げているとき、1人がロープを引く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とする。また、左右のロープの張力は同じとし、ロープの質量は考えないものとする。
- (1)5N
- (2)12N
- (3)50N
- (4)57N
- (5)114N
正答 (4)
正答は (4)。57N です。
【荷にかかる重さ】
10 × 9.8 = 98N
【1本が受け持つ鉛直方向の分】
98 ÷ 2 = 49N
2本のロープが同じ角度で同じように引いているので、鉛直方向は半分ずつです。
【ロープの張力】
ロープは鉛直線に対し30°傾いている
鉛直方向の分 = 張力 × cos30°
49 = 張力 × 0.866
張力 = 49 ÷ 0.866 = 56.6 ≒ 57N
【傾いているぶん、力は大きくなる】
まっすぐ上に引けば 49N
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30°傾けて引けば 57N
斜めに引くと、力の一部が横向きに逃げます。上へ持ち上げる分を確保するには、そのぶん強く引かねばなりません。
【角度と張力】
0° 張力 = 49N (1.00倍)
30° 張力 = 57N (1.16倍)
60° 張力 = 98N (2.00倍)
角度が開くほど急に大きくなるのが要点です。玉掛けでつり角度を小さくせよというのは、この理屈です。
【どの角度から測っているか】
この問題は鉛直線から30°
水平面から測る言い方もあるので、必ず問題文を確かめます。鉛直線から30°なら、水平面からは60°です。測り方を取り違えると、余弦と正弦が入れ替わり、答えが大きく狂います。
【ほかの選択肢】
(1) 5N
(2) 12N
(3) 50N まっすぐ上に引いた場合(49N)に近い値
(5) 114N 98Nを0.866で割った値
(3)は、角度を考えずに半分にしただけの値です。斜めに
引いている以上、これより大きくなります。
【使う三角比】
cos30° = 約0.866
cos45° = 約0.707
cos60° = 0.5
出典:揚貨装置運転士 2024年上半期実施分(2024年10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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最終更新日
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