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令和3年度・基礎科目 I-4-3

フックの法則とヤング率

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解説

ポイント

応力とひずみの比例関係の名前と,比例定数(ヤング率)の値や温度による変化を問う問題です。

考え方と解き方

比例定数 E は応力と同じ単位(GPa)をもち,大きいほどかたい材料です。

ア:σ=Eε の比例関係はフックの法則です。ブラッグの法則は X 線回折の法則です。

イ:単位が GPa の比例定数はヤング率です。ポアソン比は「横の縮み÷縦ののび」で,単位のない 0.3 前後の数です。

ウ:マグネシウムは軽くてやわらかい金属で,約 45 GPa です。

エ:タングステンはとてもかたい金属で,約 400 GPa(407)です。

オ:温度が上がると原子の結びつきがゆるみ,ヤング率は小さくなります。答えは ア フック,イ ヤング率,ウ 45,エ 407,オ 小さく

覚えておくこと

  • σ=Eε はフックの法則,E はヤング率(縦弾性係数),単位は Pa
  • ポアソン比は単位のない数(金属で約 0.3)。ヤング率と取りちがえない
  • ヤング率のめやす:Mg 約 45 GPa,Al 約 70 GPa,Fe 約 200 GPa,W 約 400 GPa
  • 温度が上がるとヤング率は下がる

出典:令和3年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-4-3(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:化学・材料