クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)10月
問37 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問37)
問題文
ただし、重力の加速度は9.8m/s2とし、丸棒の質量は考えないものとする。
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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37(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問37) (訂正依頼・報告はこちら)
ただし、重力の加速度は9.8m/s2とし、丸棒の質量は考えないものとする。
- 1N/mm2
- 2N/mm2
- 4N/mm2
- 8N/mm2
- 20N/mm2
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この過去問の解説 (3件)
01
答えは(4)8N/mm2です。
解説
丸棒に生じる引張応力応力は下記の式から求めることができます。
丸棒に生じる引張応力=(丸棒に作用する力(N))÷(力の作用する面積(m2))=(質量(kg)×加速度(m/s2))÷(力の作用する面積(m2))
この丸棒に作用する力は
250(kg)×9.8(m/s2)=2,450 N
力の作用する面積は
1/4×π×(直径(mm))2=1/4×π×(20)2 mm2
=314.16 m2
丸棒に生じる引張応力=2,450(N)÷314.16(mm2)
=7.8(N/mm2)
したがって張力の値に最も近い値は(4)8N/mm2です。
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02
クレーンのワイヤロープやフックが「重さに耐えられるか?」を判断するための基礎的な計算です。
応力(おうりょく)」という言葉に身構えず、手順通りに進めれば必ず解けます。
この問題を解くには、3つのステップが必要です。
・荷物の重さを「力(N)」に変える
質量(kg)に 9.8 を掛けます。
・丸棒の「断面積(mm²)」を求める
円の面積の公式(半径×半径×3.14)を使います。
・「応力」を計算する
力(N)を断面積(mm²)で 割ります。
「細い棒で重いものを吊ると、棒の中身(面積)にどれくらいの負担がかかるか?」を計算するイメージです。
ステップ1:荷物の重さを「力(N)」に変える
まずは、吊り下げる荷物の質量 250kg を、力(ニュートン)に変換します。
250kg×9.8m/s2=2,450N
丸棒は 2,450 N の力で下に引っ張られています。
ステップ2:丸棒の断面積(mm²)を求める
次に、丸棒の太さ(面積)を求めます。
直径が 2cm なので、単位をミリメートル(mm)に直すと 20mm です。
半径は半分の 10mm になります。
円の面積公式(半径 × 半径 × 3.14)を使います。
10mm×10mm×3.14=314mm2
丸棒の断面積は 314 mm² です。
ステップ3:引張応力を計算する
最後に、「力」を「面積」で割って、単位面積あたりの負担(応力)を出します。
応力=力÷面積=2,450N÷314mm2
計算します。
2,450÷314≒7.8N/mm2
約 7.8 になりました。
【この問題の重要ポイント】
・単位変換:cm は必ず mm に直す。(2cm = 20mm)
・面積計算:半径(直径の半分)を使うのを忘れない。
・応力の公式:力 ÷ 面積。(これが一番大事!)
「2450の力を、314の広さで分散して支えている」。
だから割り算をするんです。
このイメージを持てば、式を忘れても思い出せます。
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03
引張応力に関する問題です。
この問題も引張応力の公式を覚える事が重要ですが、それ以外に断面積の公式も覚えておく必要があります。
引張応力は引張荷重÷断面積で求めます。
それぞれ代入すると
(250×9.8)÷(1×1×3.14)=約7.8N/mm2となり、一番近い値が8N/mm2となります。
断面積の公式は半径×半径×円周率となります。
直径と間違えないようにして下さい。
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