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問1

断面積100㎟のリベットによって締め付けられている2枚の鉄板を、1000Nの力で引っ張ったとき、リベットに生じるせん断応力として正しいのはどれか。
①0.1MPa ②10MPa　③50MPa　④100MPa

1の正解はここ
②。10MPa。
せん断応力ｔ（たう）＝W(N)/A（㎟）と、N/㎟＝MPaを覚えておきます。
t=1000/100=10N/㎟＝10MPaです。

問2

長さX1の材料に外力が働き、X2になったときのひずみを表す式はどれか。X2>X1とする
①X1-X2/X2
②X2-X1/X1
③X1/X2-X1
④X1+X2/X1

２の正解はここ
②。X2-X1/X1
ひずみは変形した量-元の長さで表します。

問３

下図は鋼材に荷重を加えた場合の荷重と伸びの関係を表したものであるが、誤っている説明はどれか
①A点まではフックの法則が成り立つ
②B点を弾性限度という
③CD間を降伏点という
④E点を比例限度という

3の正解はここ
④。ここは引張強さ、極限強さといいます。下図参照です。

Aまでは荷重の大きさに比例して伸びます。比例限度。これをフックの法則と言います。
Bは弾性限度、荷重を取り除くと伸びが元に戻る限界地点なので、ここまでは引っ張っても鋼材は元に戻ります。これ以降は元に戻らない永久ひずみとなります。
C地点は荷重が増加しなくてもDまで伸びが増加します。上降伏点、下降伏点
Dは材料が耐えられる極限の強さです。これ以降は伸びが増加し破壊されます。

問4

はりの種類を示した下図のうち誤っている名称はどれか

4の正解はここ
3。両端支持ばり
張り出しばりは、支点が荷重より内側にあるものです

問5

金属材料のクリープについて誤っているものはどれか

①弾性限度内の応力でもクリープは発生する
②クリープの発生は応力の値によって変化する
③一定の応力におけるクリープの発生は温度によって変化する
④一定の応力及び一定の温度におけるクリープは時間に関係なく一定である

5の正解はここ
④。
クリープは高温状態で一定の静荷重を加えたとき、時間とともにひずみが増加する現象です。
一定の応力でもひずみは増加する為、ひずみが一定とある④が誤りです。

問6

材料の安全率を表す式として正しいものはどれか

①安全率＝極限強さ/許容応力
②安全率＝極限強さ/弾性限度
③安全率＝許容応力/極限強さ
④安全率＝ひずみ/比例限度

6の正解はここ
①
安全率は極限強さが許容応力の何倍かというものです。
許容応力は材料を安全に使用できる応力の最大値の事で、弾性限度より低い値でなくてはなりません。

問７

下図で密閉された容器に水が入っている。ピストンAにP１＝1000Nの荷重が加わった場合、ピストンBにどれだけの力P2を加えれば両者がつりあうか。
底面積はAが100㎠、Bが10㎠である。

①10N　②100N　③500N　④1000N

7の正解はここ
②100N

パスカルの原理：密閉された容器内で液体に一部の圧力を加えると、同じ強さで液体各部に伝わる。単位面積あたりに加わる圧力は断面積の大きさに関係なく、式ではP/Aです。

Pが大きくとも小さくとも圧力の強さがどこでも同じなので、P1/A＝P2/B　が成り立ちます。代入すると、
1000/100＝P2/10
P2＝100N　となります。1000Nの力を100Nの力でも支えられるのです。

問8

気体の圧力を10倍、絶対温度を5倍にすると体積は何倍になるか

①1/2倍　②2倍　③5倍　④10倍

8の正解はここ
①　1/2倍
「絶対圧力P、絶対温度K」使い慣れない単位なので注意。
温度一定の時、体積は圧力に反比例する：ボイルの法則
圧力一定の時、体積は温度に比例する：シャルルの法則
一定量の気体の体積は、圧力に反比例し絶対温度に比例する：ボイルシャルルの法則

元の気体の圧力をP1、絶対温度をT1、体積をV1とし、変化後の圧力をP2、絶対温度をT2、体積をV2とすると、
P1V1/T1=P2V2/T2　となる。

代入するとP1V1/T1=10P1V2/5T1
V1＝2V2
V2=V1/２
変化後の体積は1/2になる。となります

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