技術士一次 力学ノート

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単純ばりにモーメント荷重だけが働くときの反力|M/Lの偶力になる

この記事の要点

鉛直荷重が1つも無いので、2つの鉛直反力は必ず大きさが等しく向きが逆です。

大きさはM/Lで、支間が長いほど小さくなります。

モーメント荷重は、はりをねじるように回す向きの荷重です。

力の矢印が無いので反力も0だと思いがちですが、そうはなりません。

鉛直のつり合いから見る

作用している鉛直荷重は0なので、VA+VB=0 が立ちます。つまり2つの反力は大きさが等しく、向きが逆です。

この時点で「片方だけ0」「両方とも同じ向き」という選択肢は消えます。

大きさはモーメントのつり合いから

支点Aまわりのモーメントを取ると、荷重Mと VB×L が釣り合います。反時計回りを正とすると M+VBL=0 なので、VB=−M/L、VA=M/L です。

力と力の距離の積がモーメントなので、支間Lが長いほど必要な偶力は小さくて済みます。

技術士一次ではこの形で出た

令和7年度の建設部門Ⅲ-6が、この反力の組合せを選ぶ設問でした。長さLの単純ばりの支点Bに、反時計回りのモーメント荷重Mが作用する設定になっています。

正答は VA=M/L、VB=−M/L でした。モーメント荷重がどちらの支点に載っていても、反力の大きさはM/Lで変わりません。

選択肢は2段階で消える

段階使うつり合い消せる選択肢
1鉛直方向の和が0両方0/片方だけ0/同符号のもの
2支点まわりのモーメント大きさがM/Lでないもの

この2段だけで、5つの選択肢は1つに絞れます。

理解度チェック

鉛直荷重が無いのに、なぜ反力が生じるのか。

モーメント荷重に抵抗するには、上下逆向きの2つの力(偶力)が必要なためです。力の合計は0でも、回転は止められます。

支間Lを2倍にすると、反力はどうなるか。

M/Lなので1/2です。腕が長くなるぶん小さい力で回転を止められます。

モーメント荷重を支間の中央に移すと、反力はどう変わるか。

変わりません。支点まわりのモーメントのつり合いに載荷位置は出てこないため、反力はM/Lのままです。

まとめ

モーメント荷重だけなら、反力は大きさM/Lの偶力です。

鉛直のつり合いで符号を決め、モーメントのつり合いで大きさを出す順番は変わりません。

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出典

公益社団法人 日本技術士会「令和7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-6

公益社団法人 日本技術士会「令和7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。実際の設問は上記の公式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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