クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)10月
問32 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問32)

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問題

クレーン・デリック運転士試験 令和3年(2021年)10月 問32(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問32) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような天びん棒で荷Wをワイヤロープでつり下げ、つり合うとき、天びん棒を支えるための力Fの値は( 1 )~( 5 )のうちどれか。
ただし、重力の加速度は9.8m/s2とし、天びん棒及びワイヤロープの質量は考えないものとする。
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  • 98N
  • 196N
  • 294N
  • 392N
  • 490N

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この過去問の解説 (3件)

01

答えは(5)490 Nです。

解説

荷Wと荷(20 kg)がつり合うには、支点を中心とした右回りのモーメントと左回りのモーメントを等しくする必要があります。

右回りのモーメントM1=9.8 m/s2×20 kg×1.5 m

左回りのモーメントM2=9.8 m/s2×W kg×1 m

M1=M2より

9.8 m/s2×20 kg×1.5 m=9.8 m/s2×W kg×1 m

→W=20×1.5=30 kg

F=(W kg+20 Kg)×9.8 m/s2=(30 Kg+20 Kg)×9.8 m/s2=50 kg×9.8 m/s2=490 N

したがって、天びん棒を支えるための力Fの値は(5)490 Nです。

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02

つり荷の力に関する問題です。

この問題を解くポイントは、両辺が釣り合っている事に注目する点です。

選択肢5. 490N

この両辺は釣り合ってるため

1×W=1.5×20

が成り立ち、W=30kgとなります。

そのため、質量の合計はF=45+30=75kgとなりFにかかる力は75×9.8=490Nとなります。

まとめ

解き方さえ分かればすぐに解ける問題ですが、力を求める時に加速度を掛けるのを忘れないようにしましょう。

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03

この問題は「てこの原理」と「力の単位変換」を組み合わせた、非常に実務的な問題です。クレーンのバランスを考える上で最も基礎となる計算ですので、確実にマスターしましょう。

 

この問題を解くには、次のステップが必要です。

・「てこの原理」で左側の荷物Wの重さを求める

 「左側のモーメント = 右側のモーメント」というつり合いの式を使います。

 モーメントとは「重さ × 距離」のことです。

・支える力Fを求める

 支える力Fは、左右の荷物の合計重量と同じです。

・単位をニュートン(N)にする

 最後に、キログラム(kg)をニュートン(N)に変換します(×9.8)。

選択肢5. 490N

左側の荷物Wの質量(kg)を求める

天びん棒がつり合っているとき、支点(真ん中の三角)を中心に、左右の回転させようとする力(モーメント)は等しくなります。

右側のモーメント:20kg×1.5m=30

左側のモーメント:W(kg)×1m=1×W

これらは等しいので、以下の式が成り立ちます。

1×W=30W=30kg

これで、左側の荷物Wは 30kg だと分かりました。

 

支える力Fの質量(kg)を求める

天びん棒を支える力Fは、ぶら下がっている左右の荷物の合計を支えなければなりません。

左の荷物:30kg

右の荷物:20kg

合計質量は:

30+20=50kg

 

単位をニュートン(N)に変換する

問題の選択肢はすべて「N(ニュートン)」になっています。 物理のルールとして、質量(kg)に重力加速度(9.8)を掛けると、力(N)になります。

50kg×9.8m/s2=490N

まとめ

【この問題の重要ポイント】

・てこのつり合い:「重さ × 距離」が左右で同じになる。

・支える力:左右の重さの合計。

・単位変換:kgをNにするには、9.8を掛ける

 

実務でも「荷物の重さ × 中心からの距離」の計算は、クレーンの転倒を防ぐために毎日使います。

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