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。
- (1)5N/mm²
- (2)5kN/mm²
- (3)47N/mm²
- (4)47kN/mm²
- (5)147N/mm²
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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最終更新日
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