第一種電気工事士 過去問
令和6年度(2024年)
問9 (一般問題 問9)
問題文
図のように取り付け角度が30°となるように支線を施設する場合、支線の許容張力をTS=24.8kNとし、支線の安全率を2とすると、電線の水平張力Tの最大値[kN]は。

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問題
第一種電気工事士試験 令和6年度(2024年) 問9(一般問題 問9) (訂正依頼・報告はこちら)
図のように取り付け角度が30°となるように支線を施設する場合、支線の許容張力をTS=24.8kNとし、支線の安全率を2とすると、電線の水平張力Tの最大値[kN]は。

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この過去問の解説 (2件)
01
1:問題の情報
・支線の取り付け角度:30°
・支線の許容張力:TS = 24.8 kN
・安全率:2
→ 実際に使用できる張力(設計上の最大張力)は 24.8/2=12.4 kN
・求めるのは:電線の水平張力 T の最大値 [kN]
2:水平張力 T
支線の張力を Ts=12.4 kNとすると、
水平成分(電線が引っ張る力 T) は:T=Ts×sin(30°)
よって、数値を当てはめると
T=12.4×sin(30°)=12.4×0.5=6.2 kN
答え 6.2kN になります。
この選択肢の値は、計算中に安全率が考えられていない為不正解です。
この選択肢の数値は、計算した値と一致する為
正解です。
この選択肢の値は、水平張力の角度の定義が違う場合にこの値になります。
途中で水平張力を読み取りミスが考えられます。
この選択肢は、不正解です。
この選択肢の値は、支線の許容張力として問題文中に記載されています。
計算ミスがあったと思われます。
この選択肢は、不正解です。
今回の問題では、力の分解を理解し計算していく必要があります。
支線は斜めに張ってあります(地面と30°)。このとき、支線が受ける張力(12.4kN)は、斜めの方向にかかる力です。
この力を水平成分と垂直成分に分解できます。
今回は、水平成分を使用して計算していく必要があります。
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02
この問題は、電線の支線にかかる水平方向の張力を求める問題です。問題の図では、電線を支えるために支線が設置され、支線が30度の角度で取り付けられています。支線にかかる許容張力 Ts が24.8 kNであり、支線の安全率が2とされています。ここで、求めるのは電線にかかる水平方向の最大張力 T です。
安全率を考慮した場合、支線にかかる張力は24.8 kNの2倍となり、これを使って水平方向の最大張力を計算する必要があります。
計算過程
1. 支線にかかる最大張力の求め方
問題文において、支線にかかる許容張力 Ts は 24.8 kN と与えられています。また、支線の安全率は 2 であるため、支線にかかる最大張力は以下の式で求めることができます。
Tmax = Ts / sin(30°)
2. 角度30度の三角関数の値
三角関数である sin(30°) の値は 0.5 ですので、式は次のように書き換えることができます。
Tmax = 2 × 24.8 kN / 0.5
3. 計算
この式を計算すると、
Tmax = 6.2 kN
したがって、水平方向の最大張力は 6.2 kN となります。
この値は、支線の許容張力の半分を水平方向に適用した場合に相当しますが、安全率が考慮されていないため、この選択肢は不正解です。
この値は、支線の安全率が2であることを考慮した上で、水平方向の張力を正しく計算した結果です。この選択肢は正解です。
この値は、支線の許容張力の2倍を水平方向に適用した場合に予想される張力ですが、角度を考慮した計算結果と異なります。この選択肢は不正解です。
この値は、支線の許容張力そのものを水平方向に適用した場合に該当しますが、安全率を考慮する必要があります。この選択肢は不正解です。
この問題は、力の分解と三角関数を利用して、電線の水平張力を求める問題でした。支線の張力を、電線に平行な方向と垂直な方向に分解し、三角関数の関係を用いて水平成分を求めるという解法が重要です。
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