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。

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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