クレーン・デリック運転士 過去問
令和4年(2022年)10月
問40 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問10)
問題文
ただし、gは重力の加速度とし、滑車及びワイヤロープの質量並びに摩擦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4年(2022年)10月 問40(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問10) (訂正依頼・報告はこちら)
ただし、gは重力の加速度とし、滑車及びワイヤロープの質量並びに摩擦は考えないものとする。
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この過去問の解説 (3件)
01
滑車を使った力 の計算は、滑車の種類やロープの掛け方によって異なります。
この図は誤りです。
条件
図を見ると、可動滑車が3つあり、荷重を支えるロープは6本であるべきです。
この場合、正しい計算式は次の通 です: F = W/6g しかし、図には F = W/5g と記載されており、ロープの本数と計算が一致しません。
検証
計算式が実際のロープ本数(6本)と一致していません。正しくは F =W/6g であるべきです。滑車の構造に基づく力の分散と、記載された式が一致していないため、図と計算式が矛盾しています。
この図は正解です。
条件
この図は、1つの固定滑車と1つの可動滑車を用いた仕組みです。この場合、荷重 Wを支えるロープが2本あ り、必要な力 Fは以下の通りです: F=W/2g
検証
図に記載されている式も F=W/2gとなっており、正しいです。
この図は正解です。
条件
この図は、2つの可動滑車を使用しており、荷重 Wを支えるロープが4本あります。
この場合、必要な力 Fは以下の通りです: F=W/4g
検証
図に記載されている式も F=W/4gであり、正しいです。
この図は正解です。
条件
この図は、1つの可動滑車と1つの固定滑車で構成されています。
荷重Wを支えるロープが2本あり、必要な力F は以下の通りです: F=W/2g
検証
図に記載されている式も F=W/2gであり、正しいです。
この図は正解です。
条件
この図は、1つの固定滑車のみで構成されており、力の軽減はありません。
この場合、必要な力Fは荷重Wに等しくなります: F=Wg
検証
図に記載されている式もF=Wgであり、正しいです。
1番の計算式 F = W/5g は、図の滑車構造におけるロープ本数(6本)に基づく計算と矛盾しているため、1番が誤りです。
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02
滑車に関する問題です。
この問題を解くポイントは動滑車に関わるワイヤロープの本数をしっかり把握する事となります。
滑車の公式はW×gとなりますが、それは定滑車のみの場合であり、動滑車が途中に含まれるとワイヤロープの本数だけ力が分散されます。
この図は動滑車にかかるワイヤロープが4本なのでW÷5×gではなく、正しくはW÷4×gとなります。
動滑車と定滑車の公式と理屈をしっかり理解しておきましょう。解き方が分かればすぐに解ける問題となります。
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03
クレーンの基本原理である「動滑車(どうかっしゃ)」の仕組みを理解しているかを問うものです。「ロープが何本で荷物を支えているか?」を数えるだけで、計算式を使わずに解けるようになります。
この問題を解くための鉄則はたった一つです。
「動滑車にかかっているロープの本数を数える」
・定滑車(ていかっしゃ):天井などに固定されている滑車。力の向きを変えるだけで、力は軽くならない。
・動滑車(どうかっしゃ):荷物と一緒に動く滑車。これを吊っているロープの本数分だけ、力が軽くなる(割り算できる)。
つまり、荷物(W)につながっている滑車を、上に向かって引っ張っているロープが何本あるか?を数えれば、それがそのまま「Wを割る数(分母)」になります。
下側の動滑車ブロックを支えているロープは、全部で「4本」です。
ロープ4本で支えているので、必要な力 F は、荷物の重さ W の 1/4 になります。
正しい式は以下のようになるはずです。
F=W÷4×g
しかし、図の下に書いてある式は分母が「5」になっています。
これはロープが5本で支えている場合の式です。
図のロープは4本しかないので、この式が誤りです。
【重要ポイント】
数えるのは「動滑車」のロープだけ:荷物と一緒に動く滑車を支えている本数を数える。
引くロープ(F)は数えない:定滑車から手元に来るロープは、本数に含めない。(※もしFが動滑車から直接上へ引かれている場合は数えますが、この図では下へ引いているので数えません)
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