古賀恭一郎の日記

技術士一次、二次試験についていろいろ書いていきたいと思います。

平成30年度 技術士一次試験 機械部門択一(22)

平成31年の試験に向け、平成30年度 技術士一次試験 機械部門択一問題の解答解説っぽいことを続けてみます。
 
問題22 下図に示すように,同じばねを組合せて使用するとき,等価ばね定数が最大と最小となる組合せとして,最も適切なものはどれか。

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① (ア) と (イ) 
② (ア) と (ウ)
③ (ア) と (エ)
④ (ア) と (オ) 
⑤ (ウ) と (エ)
 
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技術士会の正答は、①でした。
 
(ア)のように並列配置の場合にばね定数は、
 k=2k1(添え字は段数)
となります。
 
次に(イ)のように直列配置の場合には、
 1/k=1/k1+1/k2(添え字は段数)
となり、同じばねを使用する場合は、
 1/k=1/k1+1/k1
   =2/k1
 k =k1/2
となります。
 
(ウ)の下の段は(ア)と、上の段は(イ)と同じですね。
 1/k=1/2k1+1/k1
   =1/2k1+2/2k1
   =3/2k1
 k =2k1/3
 
(エ)は(ア)の二段重ねですね。
 1/k=1/2k1+1/2k1
   =2/2k1
 k =k1
 
(オ)は(ア)の三段重ねですね。
 1/k=1/2k1+1/2k1+1/2k1 
   =3/2k1
 k =2k1/3
 
ここから、
(ア)2k1>(エ)k1>(ウ)2k1/3=(オ)2k1/3>(イ)k1/2
ということで、(ア)と(イ)が最大・最小の組み合わせですね。
 
JSMEテキストシリーズ振動学P16を参照しました。
 
一次試験は、とにかく過去問を繰り返し解くことが、合格への近道です。
頑張ってください。