質量1tの物体を傾斜角40°の斜面に置き、この物体の重量を斜面に平行な方向の力Pと斜面に垂直な方向の力Qに分解するとき、…

林業架線作業に必要な力学に関する知識 第39問

質量1tの物体を傾斜角40°の斜面に置き、この物体の重量を斜面に平行な方向の力Pと斜面に垂直な方向の力Qに分解するとき、Pの値に最も近いものは(1)~(5)のうちどれか。ただし、sin40°=0.643、cos40°=0.766、tan40°=0.839とし、重力の加速度は9.8 m/s²とする。

正答 (1)
正答は (1)。P は約6.3kN です。 【物体の重量】 1 × 9.8 = 9.8kN 【斜面に平行な方向の力P】 P = 重量 × sin40°   = 9.8 × 0.643 = 約6.3kN 【どちらに正弦を使うか】 斜面に平行(すべり落ちようとする力) → 正弦 斜面に垂直(斜面を押しつける力)   → 余弦 傾きが大きいほど、すべり落ちる力は大きくなるはずです。正弦は角度が大きいほど大きくなるので、平行成分が正弦です。 【確かめ方】 水平(0°)のとき  P = 0  Q = 重量そのもの
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垂直(90°)のとき  P = 重量 Q = 0 平らなところでは、すべる力はゼロ。まっすぐな崖では、押しつける力がゼロで全部がすべる力になります。 【PとQの大小】 Q = 9.8 × 0.766 = 約7.5kN 40°は45°より浅いので、Qのほうが大きく残ります。45°でちょうど等しくなり、それより急になるとPのほうが大きくなります。 【ほかの選択肢】 (2) 7.5N   数値はQだが、単位が違う (3) 7.5kN  Qの値(余弦をかけてしまった場合) (4) 8.2N   単位が違う (5) 8.2kN   正接をかけた値に近い (3)が最も紛らわしい選択肢です。正弦と余弦を取り違えると、 ちょうどこの値になります。どちらの成分を聞かれているかを確かめます。 【NとkN】 1000N = 1kN (2)と(4)は、値は近くても単位が1000分の1です。1tの物体の 重さが7.5Nということはあり得ません。桁を確かめます。 【正接が要らないわけ】 正接は、PとQの比を出すときに使う 問題文に三つ並んでいても、全部使うとは限りません。

出典:林業架線作業主任者 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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