クレーン・デリック運転士 過去問
令和5年(2023年)10月
問39 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問9)

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問題

クレーン・デリック運転士試験 令和5年(2023年)10月 問39(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問9) (訂正依頼・報告はこちら)

クレーンに使用される鉄鋼材料(以下、本問において「材料」という。)の強さ、応力、変形などに関する記述として、適切でないものは次のうちどれか。
  • 材料に荷重が作用し変形するとき、荷重が作用する前の元の量(原形)に対する変形量の割合をひずみという。
  • 引張試験において、材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻る。
  • 引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さという。
  • 材料に荷重をかけると、材料の内部にはその荷重に抵抗し、つり合いを保とうとする内力が生じる。
  • 引張応力は、材料に作用する引張荷重を材料の表面積で除して求められる。

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この過去問の解説 (3件)

01

この問題はクレーンに使用される鉄鋼材料の強さ、応力、

変形について記述されています。

それぞれの記述が正しいかどうか確認し、適切でないものを特定します。


 

選択肢1. 材料に荷重が作用し変形するとき、荷重が作用する前の元の量(原形)に対する変形量の割合をひずみという。

この記述は正しいです。

 

材料に荷重が作用し変形するとき、

荷重が作用する前の元の量(原形)に対する変形量の割合をひずみといいます。

選択肢2. 引張試験において、材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻る。

この記述は正しいです。

 

引張試験において、

材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、

加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、

荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、

荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻せます。

選択肢3. 引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さという。

この記述は正しいです。

 

引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、

荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さといいます。

選択肢4. 材料に荷重をかけると、材料の内部にはその荷重に抵抗し、つり合いを保とうとする内力が生じる。

この記述は正しいです。

 

材料に荷重をかけると、

材料の内部にはその荷重に抵抗し、

つり合いを保とうとする内力が生じます。

選択肢5. 引張応力は、材料に作用する引張荷重を材料の表面積で除して求められる。

この記述は誤りです。

 

引張応力は、

材料に作用する引張荷重を材料の断面積で除して求められます。

まとめ

この問題は、応力に関する設問です。

応力の式は下記の通りです。

応力σ(N/mm2)=荷重P(N)/断面積A(mm2)となります。

応力に関する基礎知識を正しく理解しましょう。

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02

クレーンに使用される鉄鋼材料の強さ、応力、変形などに関する問題です。

特に応力や公式は他の問題でも出題される事があるので、一通り確認しておきましょう。

選択肢1. 材料に荷重が作用し変形するとき、荷重が作用する前の元の量(原形)に対する変形量の割合をひずみという。

正しい記述です。

材料に荷重が作用し変形するとき、荷重が作用する前の元の量に対する変形量の割合をひずみといいます。

選択肢2. 引張試験において、材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻る。

正しい記述です。

引張試験において、材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻ります。

選択肢3. 引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さという。

正しい記述です。

引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さといいます。

断面積の公式も忘れないようにしましょう。

選択肢4. 材料に荷重をかけると、材料の内部にはその荷重に抵抗し、つり合いを保とうとする内力が生じる。

正しい記述です。

材料に荷重をかけると、材料の内部にはその荷重に抵抗し、つり合いを保とうとする内力が生じます。

選択肢5. 引張応力は、材料に作用する引張荷重を材料の表面積で除して求められる。

引張応力は、材料に作用する引張荷重を材料の表面積ではなく、断面積で除して求めます。

断面積は半径×半径×円周率なので押さえておきましょう。

まとめ

引張応力の公式などは実際に計算して求める問題も出題されるので、しっかり覚えておきましょう。

参考になった数5

03

クレーンは巨大な鉄の塊です。

その鉄(材料)が「どのように耐え、どのように壊れるか」を知ることは、事故を防ぐために不可欠な知識です。

計算式や専門用語が出てきますが、イメージで理解すれば簡単です。

選択肢1. 材料に荷重が作用し変形するとき、荷重が作用する前の元の量(原形)に対する変形量の割合をひずみという。

× 正しい記述です。

 

「ひずみ」とは、元の長さに対して「どれくらいの割合で伸びた(縮んだ)か」を表す数値です。

例えば、1mの棒が1cm伸びたら、ひずみは0.01です。

選択肢2. 引張試験において、材料の試験片を材料試験機に取り付けて静かに引張荷重をかけると、加えられた荷重に応じて試験片に変形が生じるが、荷重の大きさが「荷重-伸び線図」における比例限度以内であれば、荷重を取り除くと、試験片は荷重が作用する前の形状に戻る。

× 正しい記述です。

 

ゴムを引っ張って離すと元に戻ります。

これを「弾性変形」と言います。

金属も、ある程度の力(比例限度)までなら、ゴムのように伸びても元に戻ります。

しかし、この限界を超えて引っ張りすぎると、力がなくなっても伸びきったまま戻らなくなります(これを塑性変形と言います)。

選択肢3. 引張試験で、材料が破断するまでにかけられる最大の荷重を、荷重をかける前の材料の断面積で除した値を引張強さという。

× 正しい記述です。

 

「引張強さ」とは、その材料がちぎれるまでに耐えられる「最大の応力」のことです。

計算方法は、破断するまでの最大荷重を、元の「断面積」で割った値です。

選択肢4. 材料に荷重をかけると、材料の内部にはその荷重に抵抗し、つり合いを保とうとする内力が生じる。

× 正しい記述です。

 

材料を引っ張ると、ちぎれまいとして内部で引き戻そうとする力が働きます。

これを「内力」と言います。

この内力を単位面積あたりで表したものが「応力」です。

外からの力(荷重)に対して、中で頑張っている力が内力です。

選択肢5. 引張応力は、材料に作用する引張荷重を材料の表面積で除して求められる。

〇 誤った記述(正解)です。

 

応力(σ)は、荷重(P)を「断面積(A)」で割って求めます。​

選択肢にある「表面積(材料の皮の広さ)」で割るというのは間違いです。

強さを決めるのは、材料の「太さ(断面積)」であって、表面の広さではありません。

まとめ

【重要ポイント】

応力の計算:荷重 ÷ 断面積。(表面積ではない!)

ひずみ:伸びの割合。

弾性(比例限度内):離せば元に戻る。

引張強さ:ちぎれる寸前の最大の応力。

 

「強さは太さ(断面積)で決まる」。この感覚を数式にしたのが応力の定義です。

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