棒の引張りによる伸び
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