クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)10月
問35 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問35)
問題文
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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35(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問35) (訂正依頼・報告はこちら)
- 物体が円運動をしているときの遠心力と向心力は、力の大きさが等しく、向きが反対である。
- 物体が一定の加速度で加速し、その速度が10秒間に10m/sから35m/sになったときの加速度は、25m/s2である。
- 等速直線運動をしている物体の移動した距離をL、その移動に要した時間をTとすれば、その速さVは、V = L × Tで求められる。
- 運動している物体には、外部から力が作用しない限り、静止している状態に戻ろうとする性質があり、この性質を慣性という。
- 物体が円運動をしているとき、遠心力は、物体の質量が大きいほど小さくなる。
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この過去問の解説 (3件)
01
答えは(1)です。
解説
1.「物体が円運動をしているときの遠心力と向心力は、力の大きさが等しく、向きが反対である。」は正しいです。
2.「物体が一定の加速度で加速し、その速度が10秒間に10m/sから35m/sになったときの加速度は、25m/s2である。」は誤りです。
加速度=(35-10(m/s))÷(10(s))=2.5m/s2
したがって25m/s2ではありません。
3.「等速直線運動をしている物体の移動した距離をL、その移動に要した時間をTとすれば、その速さVは、V = L × Tで求められる。」は誤りです。
速さVは、V= L÷Tで求められます。
したがってV = L × Tではありません。
4.「運動している物体には、外部から力が作用しない限り、静止している状態に戻ろうとする性質があり、この性質を慣性という。」は誤りです。
運動している物体には、外部から力が作用しない限り、常に現在の運動状態を保とうとする性質があり、この性質を慣性といいます。
5.「物体が円運動をしているとき、遠心力は、物体の質量が大きいほど小さくなる。」は誤りです。
半径r mの円上を、速度v m/s、質量m kgで等速円運動している物体がある時、遠心力は以下の式で表されます。
遠心力=mrω2
したがって遠心力は物体の質量mが大きいほど大きくなることがわかります。
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02
物体の運動に関する問題です。
力学の理屈に関する内容ですが、どれも基本的な内容なので、確実に押さえておきましょう。
正しい記述です。
物体が円運動をしているときの遠心力と向心力は、力の大きさが等しく、向きが反対になります。
そのため、安定して回転します。
物体が一定の加速度で加速し、その速度が10秒間に10m/sから35m/sになったときの加速度は、25m/s2ではなく、2.5m/s2となります。
(35-10)÷10秒=2.5
等速直線運動をしている物体の移動した距離をL、その移動に要した時間をTとすれば、その速さVは、V=L×TではなくL÷Tで求めます。
逆に覚えないように注意してください。
運動している物体には、外部から力が作用しない限り、静止している状態に戻ろうとする性質ではなく、同じ運動をし続けようとする性質があり、それを慣性といいます。
物体が円運動をしているとき、遠心力は、物体の質量が大きいほど小さくなるのではなく、大きくなります。
重たいものを回すと勢いが強くなります。
この問題自体力学の内容ですが最低限、速さと時間、道のりの公式だけは忘れないようにして下さい。
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03
クレーン運転士にとって、速度や加速度、遠心力といった「動きの法則」を理解することは、荷振れや事故を防ぐために非常に重要です。数式も出てきますが、直感的に理解できるよう解説します。
この問題を解くには、以下の物理法則を正しく区別する必要があります。
・円運動の力:回っている物体には、外に引っ張られる力(遠心力)と、中に引っ張る力(向心力)が同時に働いています。
・加速度の計算:「1秒間にどれだけスピードアップしたか?」
・速さの計算:「距離 ÷ 時間」(おなじみの「はじき」の法則)
・慣性の法則:「動き続けようとする性質」か「止まろうとする性質」か?
特に、「円運動をしている物体にかかる2つの力」の関係性が、この問題の正解を見抜く鍵となります。
〇 正しい記述です。
物体が円運動(回転)をするとき、常に2つの力が釣り合っています。
・遠心力:外側に飛び出そうとする力。
・向心力(求心力):中心に引っ張る力(ワイヤーが引っ張る力など)。
この2つの力は、大きさは同じで、向きは正反対です。
だからこそ、物体はどこかに飛んでいかずに、一定の円軌道を描くことができます。
× 誤った記述です。
加速度とは、「1秒あたりにどれだけ速度が変化したか」です。
変化した速度:35−10=25m/s
かかった時間:10秒
加速度 = 25÷10=2.5m/s2
「25m/s²」ではありません。
単に引き算をしただけの数値は加速度ではありません。
× 誤った記述です。
小学校で習う「は・じ・き(速さ・時間・距離)」の公式を思い出してください。
速さ(V)は、距離(L)を時間(T)で「割って」求めます。
V=L÷T
選択肢にある「V=L×T(掛け算)」は間違いです。これでは時間が経つほど速さが爆発的に増えてしまいます。
× 誤った記述です。
慣性とは、「現在の状態を維持しようとする性質」のことです。
・止まっているものは、止まり続けようとする。
・動いているものは、動き続けようとする。(ここが重要!)
「静止している状態に戻ろうとする」というのは間違いです。
宇宙空間でボールを投げたら、力が働かない限り永遠に飛び続けるのが「慣性」です。
× 誤った記述です。
遠心力の大きさは、以下の要素で決まります。
・質量(重さ):重いほど大きい。
・速度:速いほど大きい(2乗に比例)。
・半径:小さい(急カーブ)ほど大きい。
重いトラックがカーブで外に膨らみやすいように、質量が大きいほど遠心力は「大きく」なります。
「小さくなる」という記述は逆です。
【重要ポイントのおさらい】
・円運動:外への「遠心力」と内への「向心力」が釣り合っている。(大きさ同じ、向き逆)
・加速度:速度の変化量 ÷ 時間。
・速さ:距離 ÷ 時間。(割り算!)
・慣性:動き続けようとする性質。(勝手に止まろうとする性質ではない)
・遠心力の大きさ:重いほど、速いほど、カーブがきついほど大きくなる。
「回っている物体は、内側と外側で綱引きをしている(力が釣り合っている)」。
このイメージを持てば、円運動の理屈がすんなり入ってきます。
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