技術士一次 力学ノート

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平成29年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-7 を解説、たわみの公式は分母に3がある

平成29年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-7は、長さ3Lの片持ちばりの先端に集中荷重Pが作用するときのたわみを求める問題です。せん断変形は無視します。

この問題のポイント

この問題は、片持ちばりのたわみの公式を正確に覚えているかを問うものです。引っかけの核心は公式の分母にある3で、それを忘れた値が選択肢5に置いてあります。

長さが3Lなので3乗して27倍になります。そこから分母の3で割るところまでが一続きです。

※ 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4(最も適切なもの)

> この論点をやさしく解説:片持ちばりのたわみ|先端荷重と等分布荷重

各選択肢の正誤

公式はδ=PL³÷(3EI)です。Lを3Lに置き換えるだけで答えが出ます。

選択肢正誤解説
1 PL³÷EI×(誤り)長さを3倍にしたことも分母の3も反映していない
2 3PL³÷EI×(誤り)長さを1乗でしか効かせていない
3 6PL³÷EI×(誤り)27を3で割ると9で、6にはならない
4 9PL³÷EI○(正しい)P(3L)³÷(3EI)=27PL³÷(3EI)=9PL³÷EI
5 27PL³÷EI×(誤り)分母の3を忘れた形。3乗までは正しい

選択肢5は3乗の計算まで正しくできた人が落ちる位置にあります。公式の形をそのまま書き出すのが安全です。

選択肢4のポイント(ここが誤り)

片持ちばりの先端に集中荷重が載るときのたわみは δ=PL³÷(3EI) です。分母の3は積分から出てくる係数で、覚えるしかありません。

長さが3倍になるとたわみは3の3乗で27倍に効きます。この27を分母の3で割るので、最終的に9倍という数字が残ります。

等分布荷重の場合は分母が8になります。先端荷重と等分布荷重で係数が違うので、どちらの形かを最初に見ます。

覚え方

  • 片持ちばり先端荷重は δ=PL³÷(3EI)
  • 長さ3倍でたわみは27倍
  • 等分布荷重なら分母は8

理解度チェック

Q.

片持ちばりの先端に集中荷重が載るときのたわみの公式は何か。

δ=PL³÷(3EI)です。分母に3が入ります。

Q.

長さを3倍にするとたわみは何倍になるか。

27倍です。たわみは長さの3乗に比例します。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成29年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」4ページ Ⅲ-7
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成29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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