水およびガス系の免状である消防設備士1・2・3類の基礎的知識は機械と電気の両方が甲・乙ともに3:2=機械:電気の割合で出題されます。避難器具および消火器の免状である消防設備士5・6類は、機械に関する基礎的知識のみ出題されます。(※電気に関する問題は出ないので注意!)強欲な青木よって1~3および5・6類の全5種類の消防設備士試験で毎回、同じ問題が出ることになります。最初の一回(例えば6類の勉強)で機械に関する基礎的知識をマスターしてしまえば、残りの試験では得点源に化けるサービス問題の宝庫です。以下の各ブログ記事および過去問(解答・解説つき)をご利用下さいませ。続きを見る【過去問】ロープと滑車における力のつり合い下図において、1,600Nの重力を受けている物体とつり合うための力Fとして、正しいものは次のうちどれか。ロープと滑車の自重および摩擦損失は無視するものとする。解答・よく分かる解説2動滑車が4つあるので、つり合う力Fは半分の半分の半分の半分になります。動滑車の数だけ引っ張る力が半分になっていく簡単な問題ですね。今のところ、このパターンしか出ていないので楽チンで解けると思いますが...試験前には一応チェックしておきましょう。下図において、800Nの重力を受けている物体とつり合うための力Fとして、正しいものは次のうちどれか。ロープと滑車の自重および摩擦損失は無視するものとする。解答・よく分かる解説2動滑車が3つあるので、つり合う力Fは半分の半分の半分になります。消防設備士の試験に出る滑車は以上ですがロープは応用すると様々な計算パターンがある為、興味ある方は追加でガンガン学びシロあります。下図のように、半径Rのものと半径rのものを組み合わせた滑車に荷重Wを釣り下げたとき、この荷重につり合う力Fの大きさとして正しいものは次のうちどれか。滑車とロープの摩擦は無視する。解答・よく分かる解説1半径rの滑車部分と半径Rの滑車部分が釣り合っているものとして下記の式が導かれます。滑車の問題と見せかけて、モーメントのつり合いの問題!実に面白い..。続きを見る【過去問】力のモーメント柄の長さ60cmのパイプレンチを使用して、丸棒を回転させるため、丸棒の中心から40cmのところを握って50Nの力を加えるとき、丸棒が受けるモーメントの値として、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説1まず力のモーメントMの単位は〔N・m〕なので40cmを0.4mに変換します。続きを見る【過去問】梁(はり)の種類と曲げモーメント下図の様な「はり」の断面のうち、上下の曲げ作用に対して、最も強い形状のものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説44は「H鋼」なる典型的な「はり」に使われる形状です。その理由は断面性能が高い割に軽い(≒原料である鉄鋼などを減らせる為、安い。上記の問いでは「H鋼だから4!」だけ分かっているかどうか確かめるのが出題者の意図でしょうが、ここでは少しだけ踏み込んで解説しましょう。「はり」の曲げ作用に対する強さを断面係数(Z)といい、曲げモーメントに対するはり部材の変形のしにくさを断面二次モーメント(m4)といいます。曲げ作用に対して強い)形状となります。断面係数(Z)および断面二次モーメント(m4)の両者ともに「はり」の断面形状によって以下の公式が成り立ち、数値が決定します。田口技術士事務所ここで仮に断面積を一律3600mm2として各公式に代入してみます。寸法は適当に以下の通り振り分けました。計算結果は以下の通りです。下図のような2箇所に集中荷重が働く両端支持ばりの反力はRAとRBの値で正しいものは次のうちどれか。はりの自重は考えないものとする。解答・よく分かる解説1力のモーメントのつり合いを考える。RBを点Oとした場合、右回り(上方向)の力のモーメントはRA×0.5mで、これと左回り(下方向)の力のモーメントの合計がつり合っている。0.1m=20N・m30N・m+20N・m=50N・m0.5RA=50N・mRA=100N・m次にRAを点Oとした場合の左回り(上方向)力のモーメントはRB×0.5mで、これと右回り(下方向)力のモーメントの合計がつり合っている。0.4m=80N・m20N・m+80N・m=100N・m0.5RB=100N・mRB=200N・mよってRA=100N・m、RB=200N・mと求められる。右回りのモーメントと左回りのモーメントの「つり合い」を考えるのがコツですね。バットでバコーン特大ホームラン打ったら、その分どっかに同じ衝撃かかってるって話。下図のような2箇所に集中荷重が働く両端支持ばりの反力RAとRBの値で正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説2力のモーメントのつり合いを考える。Rbを点Oとした場合、右回り(上方向)の力のモーメントはRa×8mで、これと左回り(下方向)の力のモーメントの合計がつり合っている。4m=800N・m600N・m+800N・m=1000N・m8Ra=1400N・mRa=175N・m次にRaを点Oとした場合の左回り(上方向)力のモーメントはRb×8mで、これと右回り(下方向)力のモーメントの合計がつり合っている。2m=200N・m、200N×4m=800N・m200N・m+800N・m=1000N・m8Rb=1000N・mRb=125N・mよってRa=175N・m、Rb=125N・mと求められる。3×106N・mmの曲げモーメントを受けているはりの断面係数が6×104mm3の場合、曲げ応力として、正しいものは次のうちどれか。σ=50〔N・mm2〕これだけでも正解が3だと分かるが、単位を変換して設問のMPaにする。強欲な青木だいたい圧力ってメガパスカルで表すこと多いから、MPaがN・mm2って一生暗記しとくのもアリ。11×11が121で12×12が144..みたいな感じで暗記しといたら楽ですよね。】に当てはまる語句として、正しいものは次のうちどれか。「材料は荷重が加わると変形する。解答・よく分かる解説1「ひずみ」の意味ですが、ざっくり「どれだけ材料が変形したか」を表す数字と捉えて下さい。応力σ(シグマ)とは、荷重を受けた部材の内部に生じる「単位面積当たりの抵抗力」のことです。ヤング率は縦弾性係数とも呼ばれ、「弾性」とは材料に外力を加えた際、その外力を取り去ると元の形状に戻る性質のことです。ヤング率が大きいほど、材料の剛性は高くなります。弾性限度とは「材料が弾性変形をする限界の応力値」のことです。この弾性限度を超えると材料の塑性変形が始まり、永久ひずみが残るようになります。金属材料の基準強さと許容応力との比として、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説2材料の引張強さ(基準強さ)と許容応力の比で表されるのは安全率です。金属材料の基準強さ、許容応力および安全率の関係を示す式として、正しいものはどれか。解答・よく分かる解説3材料の引張強さ(基準強さ)と許容応力の比で表されるのは安全率です。下図は軟鋼を常温で引張試験したときの応力―ひすみ線図を示したものである。】に当てはまる語句の組合せとして正しいものはどれか。「荷重を加えたとき点【ア】の付近の応力では、荷重を除くとひずみもなくなる。点【ア】の応力を【イ】という。解答・よく分かる解説1応力―ひずみ曲線上で問題文の「荷重を除くとひずみもなくなる」点は弾性域を指します。過去問は点Aが弾性限度になっている為、上の応力ーひずみ曲線の点Aの比例限度と一致していないことに注意。(※丸暗記だと、ひっかけ問題になる。)降伏点が340MPaの材料について、降伏点を基準強さとし、安全率を5としたときの許容応力として正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説2許容応力を求める公式は「許容応力=基準強さ(引張強さ)÷安全率」である。】に当てはまる語句の組合せとして、正しいものはどれか。「金属材料を選定する場合の重要な要素の一つとして、使用される部分の荷重条件により設定する安全率があるが、これはその材料の【ア】と【イ】の比であり、一般に【ウ】の場合は、【エ】の場合よりも大きな数値で設定しなければならない。解答・よく分かる解説3材料が耐えられる最大の引張応力である「引張強さ(基準強さ)」に対して、機械や構造物を安全に使用するのに許しうる限界の応力を「許容応力」といいます。安全率は、材料の「引張強さ」と「許容応力」の比のことです。一般に、一定の荷重(静荷重)より、繰り返しの動的な荷重(動荷重)の方が安全率を大きくする必要があります。衝撃の荷重がかかる場合は、さらに安全率を大きくします。下図のように、断面積1mm2のピアノ線4本で天井から垂直に吊っている物体に、引張荷重Fを加えたところ、ピアノ線1本当たりの応力が10MPaであった。このときのFの値として、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説3引張応力σは、以下の式で求められます。[N]下図のように、直径の異なるリベットAおよびBによって固定されている2枚の鋼板を、力F〔N〕で引っ張った場合、AおよびBに生じるせん断応力について、正しいものは次のうちどれか。Aのリベットの直径がBのリベットの直径の1/2である。(甲2奈良)Aのリベットに生じるせん断応力は、Bのリベットに生じるせん断応力の1/2倍であるAのリベットに生じるせん断応力は、Bのリベットに生じるせん断応力と同じである。Aのリベットに生じるせん断応力は、Bのリベットに生じるせん断応力の2倍である。Aのリベットに生じるせん断応力は、Bのリベットに生じるせん断応力の4倍である。断面積」で求められます。設問より、Aのリベットの直径がBのリベットの直径の1/2であることからBのリベットの直径をLとした場合、それぞれ断面積Aは以下の通り表せます。πLせん断応力τは、それぞれ以下の通り表すことができます。πLよって、せん断応力τAはτBの4倍であると導けます。せん断応力を表す式として、正しいものは次のうちどれか。おいては断面積がmm2で示されていることが多い為、せん断応力τもMPaで表す過去問ばかり。下図のように断面積50mm2のリベットによって固定されている2枚の鋼板を500Nで引っ張った場合、リベットに生じるせん断応力として正しいものは次のうちどれか。選択肢に20MPaがないのが優しいよね..500Nって2つ書いてあるから足し算してもおかしくないのに。消防設備士試験の半分もまた「優しさ」で、できてますからね。下図のような軟鋼丸棒に、軸線と直角に1,500Nのせん断荷重が働くとき、軟鋼丸棒に生じるせん断応力として、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説1せん断応力τ(MPa)=せん断荷重W(N)÷断面積A(mm2)より、1,500(N)÷300(mm2)=5MPa強欲な青木いや...この問題とかも普通に計算して導ける数字が選択肢に5MPaしかないやん、もうちょっとダマそうとしてや。実は..消防設備士試験って半分は「優しさ」で、できてるんですよ。下図のような軟鋼丸棒に、軸線と直角に1,500Nのせん断荷重が働くとき、軟鋼丸棒に生じるせん断応力が5MPaとなる丸棒の断面積として、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説1せん断応力(N/mm2)=せん断荷重(N)÷断面積(mm2)で表すことができます。よって、5MPa=1,500N÷断面積A(mm2)A=300mm2となります。直径20mmの軟鋼丸棒に31,400Nのせん断荷重がかかったとき、この丸棒に生ずるせん断応力として、正しいものは次のうちどれか。円周率πは3.14とする。解答・よく分かる解説3直径20mmの丸棒つまり半径10mmの丸棒より、10×10×3.14=314mm2が断面積として求められる。鉄鋼材料に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。(甲1大阪)鉄鋼は、熱および電気の伝導性がよいため、純金属に近い状態で電熱材料や導電材料に用いられることが多い。合金鋼は、炭素鋼にニッケルやクロム、モリブデンなどの金属元素を加えたもので耐摩耗性や耐食性などの優れた性質を有している。炭素鋼は、鉄と炭素の合金で炭素濃度が0.02~2.14%までのものを指し、おもに構造用の材料として用いられる。鋳鉄は2.14%~6.67%の炭素を含む、鉄と炭素の合金で炭素鋼に比べて伸びにくく硬くて脆いが鋳造性に優れている。解答・よく分かる解説11については非鉄金属である「銅」に関する物性の記述です。2~4については、いずれも正しい。「鈴鹿高専」って金型使った鍋敷き鋳造で作ったよなぁ..。耐食性について、最も不適当なものは次のうちどれか。(乙6京都)アルミニウムは、大気中で酸化して、ち密な皮膜を作る。鉄鋼は、水中ではさびを生じない。マグネシウムおよびその合金は、一般に耐食性が悪い。銅および銅合金は、大気中で緑青ができ、その表面は次第に侵される。解答・よく分かる解説2水中にも酸素がある為、酸化鉄(さび)は生じます。強欲な青木むしろ空気中では結露や雨で鉄の表面が濡れないと赤錆はできにくい為、溶存酸素がある水中の方が錆びやすい。赤錆は化学的に水酸化鉄2Fe(OH)3と酸化鉄Fe2O3の赤い色のものとされていますが、後者のみが酸化鉄だと勘違いされている節あります。鋳鉄の種類で、合金鋳鉄に分類されるものとして、正しいものは次のうちどれか。解答・よく分かる解説41のみ合金鋳鉄で、残りは普通鋳鉄です。特殊元素(たとえばニッケル,クロム,チタン,銅,マンガンなど)を添加してその性能を高めたもの。パーライト可鍛鋳鉄(FCMP材)..白鋳鉄にMnなどを加えてパーライトにし、引張強さを増加させたものである。黒心可鍛鋳鉄(FCMB材)..白鋳鉄を2段階で焼なましすることで、セメンタイトをすべてフェライトと黒鉛に分解した素材である。ねずみ鋳鉄(FC)..別名:普通鋳鉄とは、片状のグラファイトを含有し、基地組織によってその呼び名は異なる。ねずみという名称は破面が灰色、つまりネズミ色であったことに由来している。高けい素鋳鉄..ケイ素を4%以上含む鋳鉄。フェライトと黒鉛から成る。※白鋳鉄(はくちゅうてつ)..白色破面をもつ鋳鉄(鋳鉄は鉄に炭素とケイ素とが含有されたもの)※グラファイト(graphite、石墨、黒鉛)..炭素から成る元素鉱物。】に当てはまる語句の組合せとして、最も適当なものはどれか。「ある一定の温度において、ある一定時間後に一定の【ア】に収束させる応力の【イ】をその温度における【ウ】という。解答・よく分かる解説4常温で鋼製の試験片に静荷重を加えて引張った時、応力・ひずみ線図は引張っている時間にはほとんど関係がありません。鉛・すずの様な低溶融金属では試験片を一定の荷重で引張っていると、ひずみは時間とともに増加していきます。この現象をクリープといいます。クリープ限度とは、ある時間が経過すると荷重がかかっていても伸び(クリープひずみ)は増加しない一定値(収束値)となりクリープ現象がなくなるクリープ現象のあらわれない最大値を指します。金属のクリープ現象の説明として、正しいものは次のうちどれか。材料に切り欠きなどがあると、その部分の応力が特に高くなる現象をいう。材料の弾性限度内における応力によって生じたひずみが、外力を除けば原形に復する現象をいう。一般に高温において、材料に一定荷重をかけると、時間の経過とともにひずみが増加する現象をいう。材料に外力を加えて変形させ、その外力を取り除いても変形が残る現象をいう。解答・よく分かる解説3金属のクリープ現象とは、金属に荷重(応力)が負荷されたときに、ひずみが時間とともに増加する現象です。クリープ現象は、温度が高いほど起こりやすくなります。温度が絶対温度での融点の半分近くになると顕著になります。常温では、金属に一定の荷重をかけてもひずみは一定のところで止まりますが、高温下では時間の経過とともにひずみが大きくなり、破壊に至ることもあります。参考:金属のクリープ現象とは?そのメカニズムやクリープ試験について選択肢1は「応力集中」の説明、選択肢3は「弾性ひずみ」、選択肢4は「塑性変形」の説明です。炭素鋼の熱処理について、誤っているものは次のうちどれか。(乙6京都)焼入れとは、高温に加熱して急冷することをいう焼戻しとは、一度焼入れしたものを焼入れ温度以上の高温に加熱した後、急冷することをいう。焼なましとは、高温に加熱してから炉中、空気中および灰の中などで徐冷することをいう。焼ならしとは、低温で圧延などの加工を受けた鋼の内部のひずみの除去、材料の軟化などの目的で焼入れ温度程度まで加熱した後、徐冷することをいう。解答・よく分かる解説2「焼戻し」は、焼入れしたものを加熱した後に徐冷して粘り強さを取り戻す熱処理です。炭素鋼の焼入れについて、誤っているものは次のうちどれか。(乙6奈良)焼入れは、材料のひずみを取り除くために行う。焼入れは、材料をかたくするために行う。焼入れは、高温に加熱しておいて急冷する操作をいう。焼入れは、材料を強くするために行う。解答・よく分かる解説1材料の内部ひずみを取り除くために行う熱処理は、「焼ならし」および「焼なまし」です。炭素鋼の熱処理のうち焼入れについて、誤っているものは次のうちどれか。(甲1滋賀)炭素鋼を硬化させ、強さを増大させる目的で適切な温度に加熱し、その温度に十分時間を保持したのちに急冷する操作をいう。焼入れとは、マルテンサイトがオーステナイトという組織に変わることである。焼入れによる欠陥として、焼割れ・焼入れ変形・焼むらなどがある。同じ組成の鋼材を同じように焼入れしても、その材料の直径や厚さが異なれば冷却温度が異なり焼入れの程度が異なってくる。解答・よく分かる解説2「焼入れ」は、加熱してオーステナイト化した炭素鋼を急冷し、マルテンサイト変態させて硬くする熱処理です。(合金)の物性とは?アルミニウムの一般的な特徴として、最も不適当なものは次のうちどれか。(乙1大阪)空気中で酸化すると、ち密な被膜を作る密度は、ほぼ鉄と同等である。