直径6mmの鋼線の先端に質量90kg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6mmの鋼線の先端に質量90kg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)3N/mm²
- (2)8N/mm²
- (3)31N/mm²
- (4)47N/mm²
- (5)94N/mm²
正答 (3)
正答は (3)。約31ニュートン毎平方ミリメートル です。
【鋼線の断面積】
半径 = 6 ÷ 2 = 3mm
断面積 = 3 × 3 × 3.14 = 約28.3平方ミリメートル
直径6mmなので、半径は3mmです。直径のまま2乗しないよう気をつけます。
【荷重】
90 × 9.8 = 882N
【引張応力】
応力 = 荷重 ÷ 断面積
= 882 ÷ 28.3
= 約31
【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) 3
(2) 8 直径をそのまま半径に使った場合(4分の1)に近い
(4) 47
(5) 94 断面積を3分の1にしてしまった場合
(2)は、直径の6mmをそのまま半径に使うと出てきます。
半径に直すところが、この設問のいちばんの落とし穴です。
【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。cm のまま計算すると、100倍ずれます。
【太いほど丈夫なわけ】
同じ荷重でも、断面積が大きければ応力は小さい
鋼線を太くするのは、応力を下げるためです。
【軟鋼の引張強さ】
400ニュートン毎平方ミリメートル前後
31ならまだ余裕がありますが、繰り返し使えば疲労します。
出典:林業架線作業主任者 2024年上半期実施分(2024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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