直径4mmの鋼線の先端に質量60kgの荷をつり下げるとき、鋼線に生じる引張応力の値に最も近いものは次のうちどれか。…

林業架線作業に必要な力学に関する知識 第40問

直径4mmの鋼線の先端に質量60kgの荷をつり下げるとき、鋼線に生じる引張応力の値に最も近いものは次のうちどれか。ただし、重力の加速度は9. 8 m/s²とし、鋼線の質量は考えないものとする。

正答 (3)
正答は (3)。約47ニュートン毎平方ミリメートル です。 【鋼線の断面積】 半径 = 4 ÷ 2 = 2mm 断面積 = 2 × 2 × 3.14 = 約12.6平方ミリメートル 直径4mmなので、半径は2mmです。直径のまま2乗しないよう気をつけます。 【荷重】 60 × 9.8 = 588N 【引張応力】 応力 = 荷重 ÷ 断面積    = 588 ÷ 12.6    = 約47 【応力の求め方】 応力 = 荷重 ÷ 断面積 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。
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【ほかの選択肢】 (1) 5    直径をそのまま半径に使い、さらに取り違えた場合 (2) 5kN  単位が違う (3) 47    正解 (4) 47kN  数値は合っているが単位が違う (5) 147   断面積を3分の1にしてしまった場合 (4)が最も紛らわしい選択肢です。47kN毎平方ミリメートル では、1平方ミリメートルあたり4t以上の力を受けることになります。鋼でも耐えられない値です。 【単位の見当】 軟鋼の引張強さ 400ニュートン毎平方ミリメートル前後 これと比べれば、47という値は妥当で、47kN(=47000N)はけた違いだと分かります。 【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。 【細い線ほど応力が大きい】 直径4mmの鋼線に60kgを下げるだけで、47 同じ60kgでも、直径8mmなら断面積が4倍なので、応力は4分の1の約12です。細さが効くことがよく分かります。

出典:林業架線作業主任者 2023年上半期実施分(2023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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