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。
- (1)13N/mm²
- (2)31N/mm²
- (3)42N/mm²
- (4)62N/mm²
- (5)131N/mm²
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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最終更新日
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