クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)4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)4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)

均質な材料でできた固体の物体及び荷の重心及び安定に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。
  • 重心の位置が物体の外部にある物体であっても、置き方を変えると重心の位置が物体の内部に移動する場合がある。
  • 複雑な形状の物体の重心は、二つ以上の点になる場合があるが、重心の数が多いほどその物体の安定性は良くなる。
  • 長尺の荷をクレーンでつり上げるため、目安で重心位置を定めてその真上にフックを置き、玉掛けを行い、地切り直前まで少しだけつり上げたとき、荷が傾いた場合は、荷の実際の重心位置は目安とした重心位置よりも傾斜の低い側にある。
  • 水平面上に置いた直方体の物体を傾けた場合、重心からの鉛直線がその物体の底面を外れるときは、その物体は元の位置に戻る。
  • 直方体の物体の置き方を変える場合、物体の底面積が小さくなるほど安定性は良くなる。

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この過去問の解説 (3件)

01

選択肢1は誤りです。

重心の位置が物体の外部にある物体は、向きや置き方を変えても重心の位置が変わることはありません

選択肢2は誤りです。

どんな複雑な形状の物体であっても、重心は必ず一つの点しか存在しません。

選択肢3は正しいです。

長尺の荷をクレーンでつり上げたときに荷が傾く場合は、重心の位置は荷が下がっている側にあります。

その場合は一旦荷を下ろし、フックやワイヤロープを重心の真上に移動させなければなりません。

選択肢4は誤りです。

物体の重心からの鉛直線(地面に向かって垂直に伸ばした線)が、その物体の底面より外側に出てしまったときは、物体を倒そうとする力が働くので、元の位置には戻りません

選択肢5は誤りです。

直方体の物体は置き方によって底面積が変わり、底面積が大きいほど倒れにくくなるので、逆に底面積が小さいと倒れやすく、重心の位置も高くなるので不安定になります。

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02

クレーン作業において「重心」を正しく理解することは、荷崩れや転倒事故を防ぐための命綱です。

重心がどこにあるか、どうすれば安定するか、この感覚を養うことが重要です。

 

この問題を解くには、以下の「重心の3つのルール」を理解する必要があります。

・重心は一点のみ:どんな複雑な形でも、重さの中心(重心)は一つしかありません。

・重心は動かない:物体の形が変わらない限り、置き方を変えても、物体の中での重心の位置(座標)は変わりません。

・低い側にある:吊り上げた時に荷物が傾いたら、下がった方(低い方)に実際の重心があります。

選択肢1. 重心の位置が物体の外部にある物体であっても、置き方を変えると重心の位置が物体の内部に移動する場合がある。

× 誤った記述です。

 

重心の位置というのは、その物体にとって固有の場所です。 

重心が「物体の外(何もない空間)」にある場合、どう置き方を変えても、重心の位置はその空間にあるままです。

置き方を変えたからといって、物体の中身に移動することはありません。

選択肢2. 複雑な形状の物体の重心は、二つ以上の点になる場合があるが、重心の数が多いほどその物体の安定性は良くなる。

× 誤った記述です。

 

どんなに複雑な形の物体であっても、重心はただ一つしかありません。

「重心が2つある」ということは物理的にあり得ません。

また、重心の数と安定性は関係ありません(そもそも1つしかないからです)。

選択肢3. 長尺の荷をクレーンでつり上げるため、目安で重心位置を定めてその真上にフックを置き、玉掛けを行い、地切り直前まで少しだけつり上げたとき、荷が傾いた場合は、荷の実際の重心位置は目安とした重心位置よりも傾斜の低い側にある。

〇 正しい記述です。

 

クレーンで荷物を吊り上げたとき、フックの真下に重心が来るように自然と動きます。

もし、予想した位置よりも実際の重心が右側にあった場合、吊り上げると右側が重いので「右下がり」に傾きます。

つまり、傾いたときの下がっている側(低い側)に、本当の重心があるということです。

現場での玉掛け修正の基本テクニックです。

選択肢4. 水平面上に置いた直方体の物体を傾けた場合、重心からの鉛直線がその物体の底面を外れるときは、その物体は元の位置に戻る。

× 誤った記述です。

 

物体を傾けていったとき、重心から真下に下ろした線(鉛直線)が、底面の範囲から外れてしまうと、物体は倒れます

「元の位置に戻る」のは、まだ鉛直線が底面の範囲内に収まっているときだけです。

底面を外れたら、もう戻ってきません。

選択肢5. 直方体の物体の置き方を変える場合、物体の底面積が小さくなるほど安定性は良くなる。

× 誤った記述です。

 

物体の安定性は、「底面積が広いほど」そして「重心が低いほど」良くなります。

底面積が小さくなるほど、少し傾けただけで重心の線が底面から外れやすくなるため、安定性は悪くなります。

レンガを平積みにするか、縦積みにするかを想像すれば分かりやすいでしょう。

まとめ

【重要ポイントのおさらい】

・重心は一つ:どんな形でも一つだけ。

・吊り荷の傾き:下がった方(低い方)に重心がある。

・転倒条件:重心からの線が底面を外れたら倒れる。

・安定性:底面積が広く、重心が低いほど安定する。

 

「吊ってみて傾いたら、下がっている方に重心が寄っている」。

これは非常に実践的な知識です。

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03

固体の物体及び荷の重心及び安定に関する問題です。

イメージとしては、目の前に箱を思い浮かべて、その箱の重心を考えてみると理解しやすいかと思います。

選択肢1. 重心の位置が物体の外部にある物体であっても、置き方を変えると重心の位置が物体の内部に移動する場合がある。

重心の位置が物体の外部にある物体であっても、置き方を変えても重心の位置は変わりません。

選択肢2. 複雑な形状の物体の重心は、二つ以上の点になる場合があるが、重心の数が多いほどその物体の安定性は良くなる。

物体の重心が二つ以上の点になる事はなく、物体の重心は常に1点です。

選択肢3. 長尺の荷をクレーンでつり上げるため、目安で重心位置を定めてその真上にフックを置き、玉掛けを行い、地切り直前まで少しだけつり上げたとき、荷が傾いた場合は、荷の実際の重心位置は目安とした重心位置よりも傾斜の低い側にある。

正しい記述です。

長尺の荷をクレーンでつり上げるため、目安で重心位置を定めてその真上にフックを置き、玉掛けを行い、地切り直前まで少しだけつり上げたとき、荷が傾いた場合は、荷の実際の重心位置は目安とした重心位置よりも傾斜の低い側にあります。

これは実際にクレーンで吊っている状態を見ると理解しやすいかと思います。

選択肢4. 水平面上に置いた直方体の物体を傾けた場合、重心からの鉛直線がその物体の底面を外れるときは、その物体は元の位置に戻る。

水平面上に置いた直方体の物体を傾けた場合、重心からの鉛直線がその物体の底面を外れるときは、その物体は元の位置に戻るのではなく倒れます。

選択肢5. 直方体の物体の置き方を変える場合、物体の底面積が小さくなるほど安定性は良くなる。

直方体の物体の置き方を変える場合、物体の底面積が小さくではなく、大きくなるほど安定性は良くなります。

まとめ

どのような物体でも重心は常に1点であり、重心が変わる事がありません。

この点は絶対に理解しておきましょう。

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