直径3mmの鋼線の先端に質量30kg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3mmの鋼線の先端に質量30kg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42ニュートン毎平方ミリメートル です。 【鋼線の断面積】 半径 = 3 ÷ 2 = 1.5mm 断面積 = 1.5 × 1.5 × 3.14 = 約7.07平方ミリメートル 直径3mmなので、半径は1.5mmです。直径のまま2乗しないよう気をつけます。 【荷重】 30 × 9.8 = 294N 【引張応力】 応力 = 荷重 ÷ 断面積    = 294 ÷ 7.07    = 約42 【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) 13   断面積を3倍にしてしまった場合 (2) 31 (4) 62 (5) 131   断面積を3分の1にしてしまった場合 【細い線ほど応力が大きい】 直径3mmの鋼線に30kgを下げるだけで、42 同じ30kgでも、直径6mmなら断面積が4倍なので、応力は4分の1の約10です。細さが効くことがよく分かります。 【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。 【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。 【軟鋼の引張強さ】 400ニュートン毎平方ミリメートル前後 42ならまだ余裕がありますが、細い線は傷にも弱く、繰り返し使えば疲労します。

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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