平成２９年度 技術士一次試験 機械部門択一(31)縮小管内流れ

こんにちは、技術士（機械）の古賀恭一郎です。
 
平成29年度 技術士一次試験 機械部門択一問題の解答解説です。

技術士一次試験だけでなく、JABEE認定大学の機械工学科の皆さんにも活用できる内容になっていると思います。

お役に立てれば幸いです。

JABEE ｜一般社団法人 日本技術者教育認定機構｜世界で通用する技術者」になるための学びが、ここに。から引用

技術者を育成する教育プログラムを「技術者に必要な知識と能力」「社会の要求水準」などの観点から審査し、認定する非政府系組織です。“教育プログラム”は認定の対象とする教育の主体のことで、通常、工学・農学・理学系の学科あるいは学科内のコースに対応します。

中略

• 認定プログラムの修了生は、国家資格である技術士の第一次試験が免除されます。

 

問題31 鉛直下向きに重力が作用する縮小管がある。管内を上向きに水が流れているとき,図中の断面と断面2の圧力差 ΔPを与える式として,最も適切なものはどれか。ただし、断面1,2の面積はそれぞれA, A/2であり,水の密度はρ,体積流量はQ,高さの差はh, 重力加速度はgとし,圧力損失は無視できるとしてよい。

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技術士会の正答は、②でした。

 

水が流体ですので、非圧縮性流体と見れますね。

　

　P＝1/2・ρ・v^2＋ρ・g・h

      ＝1/2・ρ・（Q/A）^2＋ρ・g・h

 

断面①の高さhをゼロとすると、断面②の高さはhとなる。

 

　ここで、各部の圧力P1、P2は、

 

　P1＝1/2・ρ・v^2

　　＝1/2・ρ・（Q/A）^2

 

  P2＝1/2・ρ・（2Q/A）^2＋ρ・g・h

 

　ΔP＝P2－P1＝1/2・ρ・（2Q/A）^2＋ρ・g・h－1/2・ρ・（Q/A）^2

　　 ＝1/2・ρ・3・Q^2/A^2＋ρ・g・h

　　 ＝ρ・g・h＋3・ρ・Q^2/（2・A^2）

 

　と解答②になりますね。

 

質問やこの問題を解答してほしいなど要望があればコメント欄で連絡してください。

 

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。