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)

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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)

天井から垂直につるした直径2cmの丸棒の先端に質量250kgの荷をつり下げるとき、丸棒に生じる引張応力の値に最も近いものは( 1 )~( 5 )のうちどれか。
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。

参考になった数22

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。

選択肢4. 8N/mm2

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

7.8 になりました。

まとめ

【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。

選択肢4. 8N/mm2

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。

まとめ

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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