技術士の過去問
令和5年度（2023年）
基礎科目「設計・計画に関するもの」 問1
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問題
技術士 第一次試験 令和5年度（2023年） 基礎科目「設計・計画に関するもの」 問1 （訂正依頼・報告はこちら）
鉄鋼とCFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の材料選定に関する次の記述の、（ ）に入る語句又は数値の組合せとして、最も適切なものはどれか。
一定の強度を保持しつつ軽量化を促進できれば、エネルギー消費あるいは輸送コストが改善される。
このパラメータとして、（ ア ）で割った値で表す比強度がある。
鉄鋼とCFRPを比較すると比強度が高いのは（ イ ）である。
また、（ イ ）の比強度当たりの価格は、もう一方の材料の比強度当たりの価格の約（ ウ ）倍である。
ただし、鉄鋼では、価格は60〔円／kg〕、密度は7，900〔kg／m3〕、強度は400〔MPa〕であり、CFRPでは、価格は16，000〔円／kg〕、密度は1，600〔kg／m3〕、強度は2，000〔MPa〕とする。
- ア：強度を密度 イ：CFRP ウ：2
- ア：密度を強度 イ：CFRP ウ：10
- ア：密度を強度 イ：鉄鋼 ウ：2
- ア：強度を密度 イ：鉄鋼 ウ：2
- ア：強度を密度 イ：CFRP ウ：10
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この過去問の解説 （3件）
01
材料科学に関する基本的知識に関する問題といえます。
比強度は、「強度を密度」で割った値（アの回答）となります。また比強度が高いCFRP（イの回答）が、軽量化のためによく使用されます。
比強度当たりの価格を計算すると、鉄鋼が1,180であり、CFRPが12,800となりますので、約１０倍（ウ）となります。
各回答において、ア：強度を密度（で割る）、イ：CFRP、ウ：約１０倍から、本選択肢が正解です。
CFRPの材料特性については、今後も出題される可能性が高いといえます。
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02
穴埋め形式の問題です。問題分がそのまま用語の説明になります。
比強度とは、密度あたりの引張強さ(強度）です。
あとは問題分の通りに計算をしてどの選択肢が最も正しいのかを確かめていきます。
比強度
鉄鋼：400MPa ÷ 7900 kg／m3 =0.05
CFRP:2000MPa ÷ 1600 kg／m3 =1.25
材料の比強度あたりの価格
｛16000円 ÷ (2000MPa ÷ 1600 kg／m3)} ／｛60円 ÷（400MPa ÷ 7900 kg／m3 ）｝
=12800 / 1185
≒10.8
比強度 とは 強度を密度で割る
比強度が高いのは CFRP
比強度あたりの価格は CFRPが鉄鋼のおよそ１０倍
以上から本選択肢が正解になります。CFRPはまだまだ１０倍高いというわけです。
この問題をそのまま何度か解いてしまって覚えることで対応できるようになりましょう。
計算を恐れないように自分で手を動かしてみてください。
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03
材料科学に関する問題です。
比強度は、（ア：強度を密度）で割った値です。比強度が高いのは、（イ：CFRP）です。
比強度当たりの価格は（ウ：約１０倍）です。
本選択肢が正解です。
材料科学に関する問題でした。
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