平成３０年度 技術士一次試験 機械部門択一(22)等価ばね定数

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。

 

① (ア) と (イ) 

② (ア) と (ウ)

③ (ア) と (エ)

④ (ア) と (オ) 

⑤ (ウ) と (エ)

 

～～～～～～～～～～

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。