直径1cmの鋼線の先端に質量200kg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(1)~(5)のうち…

林業架線作業に必要な力学に関する知識 第40問

直径1cmの鋼線の先端に質量200kg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(1)~(5)のうちどれか。ただし、重力の加速度は9.8m/s²とし、鋼線の質量は考えないものとする。

正答 (4)
正答は (4)。約25.0ニュートン毎平方ミリメートル です。 【鋼線の断面積】 半径 = 1 ÷ 2 = 0.5cm = 5mm 断面積 = 5 × 5 × 3.14 = 約78.5平方ミリメートル 直径1cmなので、半径は0.5cm(5mm)です。直径のまま2乗しないよう気をつけます。 【荷重】 200 × 9.8 = 1960N 【引張応力】 応力 = 荷重 ÷ 断面積    = 1960 ÷ 78.5    = 約25.0 【応力の求め方】 応力 = 荷重 ÷ 断面積
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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。 【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。 1平方センチメートル = 100平方ミリメートル 【ほかの選択肢】 (1) 0.4 (2) 2.6  9.8をかけず、200÷78.5≒2.55とした場合に近い (3) 6.2  直径を半径として計算した場合(4分の1)に近い (5) 117.6 (3)は、直径の1cm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。 【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。

出典:林業架線作業主任者 2025年上半期実施分(2025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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