技術士一次 力学ノート

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平成25年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-17 を解説、平成28年度とほぼ同じ設問

平成25年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-17は、管路流れの損失水頭に関する問題です。この問題では、5つの記述のうち最も不適切なものを選びます。

この問題のポイント

この問題は、ダルシー・ワイスバッハの式の形を覚えているかを問うものです。引っかけの核心は管径が分母にあるか分子にあるかで、比例と書いてあります。

この設問は平成28年度Ⅲ-18と5つの記述がほぼ同じで、順序も正答も同じです。平成28年度は設問文に「円形断面の」が加わり、選択肢5が「断面積が小さい方の管」と言い換えてあります。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢3(最も不適切なもの)

> この論点をやさしく解説:ベルヌーイの定理で管の途中の圧力を出す|答えは負圧になる

各選択肢の正誤

5つのうち4つは管路の損失の基本です。誤りは比例の向きにあります。

選択肢正誤解説
1 摩擦による損失水頭は管路の長さに比例して大きくなる○(正しい)長さLは分子にある
2 管内の損失水頭には摩擦による損失と局所的な渦や乱れによる損失がある○(正しい)摩擦損失と局所損失の2種類
3 摩擦による損失水頭は管径に比例して大きくなる×(誤り)反比例。管が太いほど損失は小さい
4 曲がりや弁による損失水頭は断面平均流速の2乗に比例して大きくなる○(正しい)局所損失は流速の2乗
5 拡大や縮小による損失水頭は小さい方の管の断面平均流速を用いる○(正しい)速いほうの流速で評価する

選択肢1と3は同じ式の分子と分母を指しています。並べて読むと片方が逆だと分かります。

選択肢3のポイント(ここが誤り)

ダルシー・ワイスバッハの式は hf=f×(L÷D)×v²÷(2g) です。長さLは分子、管径Dは分母にあります。

太い管ほど壁に接する割合が減るので、同じ流量を送っても摩擦の影響が小さくなります。管径を上げるのが損失を減らす基本の手です。

平成28年度Ⅲ-18は5つの記述がほぼ同じで順序も同じ、正答も③でした。設問番号がⅢ-17からⅢ-18へ動き、設問文に「円形断面の」が加わっています。

覚え方

  • hf=f×(L÷D)×v²÷(2g)
  • 長さは比例、管径は反比例
  • 平成28年度Ⅲ-18と同じ設問

理解度チェック

Q.

摩擦による損失水頭は管径とどう関係するか。

反比例します。管が太いほど損失は小さくなります。

Q.

この設問は他の年度にも出ているか。

平成28年度Ⅲ-18に出ています。5つの記述はほぼ同じで正答も同じです。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成25年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」10ページ Ⅲ-17
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成25年度 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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