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令和5年度・基礎科目 I-3-4

棒の引張りによる伸び

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解説

ポイント

引っ張られた棒の伸びを,δ=PL/(EA) で求める問題です。

考え方と解き方

伸び δ は,力 P×長さ L を,ヤング率 E×断面積 A で割ると出ます。

単位を N と mm にそろえるのがいちばん大事です。

力:P=2.0 kN=2.0×103 N
長さ:L=2.4 m=2.4×103 mm
  • ヤング率:1 GPa=103 N/mm2 なので,E=2.0×102 GPa=2.0×105 N/mm2
分子:P×L=2.0×103×2.4×103=4.8×106
分母:E×A=2.0×105×1.2×102=2.4×107
  • δ=4.8×106÷2.4×107=0.20 mm。答えは ⑤ 0.20 mm

ほかの選択肢

②(0.020 mm):桁を1つ落とした値です。GPa から N/mm2 への換算(103倍)を間違えると出やすい数です。

覚えておくこと

  • δ=PL/(EA)。応力 σ=P/A,ひずみ ε=δ/L,フックの法則 σ=Eε をまとめた式
  • 1 GPa=103 N/mm2=1 kN/mm2。mm 単位にそろえると換算が楽
  • 力は N,長さは mm,面積は mm2 にそろえてから計算する

出典:令和5年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-4(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:力学