第32回 臨床工学技士国家試験 午前 第82問
医用機械工学第32回午前
第32回 臨床工学技士国家試験 午前 第82問（医用機械工学）の正答は 1 です。縦弾性係数（ヤング率）E＝応力÷ひずみ。
問題
長さ1.2 m、断面積4.0 mm² の線材を8.0 N の力で引っ張ったところ長さが1.2 mm 増加した。この線材の縦弾性係数［GPa］はどれか。
- 1. 2.0 ✓
- 2. 5.0
- 3. 20
- 4. 50
- 5. 200
正答：1番
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解説
■ 正答：1番 — 2.0
縦弾性係数（ヤング率）E＝応力÷ひずみ。単位をSIにそろえて（mm²→m²、mm→m）計算する。
【各選択肢の解説】
途中式
- 断面積 A＝4.0 mm²＝4.0×10⁻⁶ m²
- 応力 σ＝F/A＝8.0 N÷(4.0×10⁻⁶ m²)＝2.0×10⁶ Pa
- ひずみ ε＝ΔL/L＝1.2×10⁻³ m÷1.2 m＝1.0×10⁻³
- E＝σ/ε＝2.0×10⁶÷1.0×10⁻³＝2.0×10⁹ Pa＝2.0 GPa
1. 2.0
✅ 正しい。上の途中式どおり E＝2.0×10⁹ Pa＝2.0 GPa である。
✅ 正しい。上の途中式どおり E＝2.0×10⁹ Pa＝2.0 GPa である。
2. 5.0
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。応力2.0 MPaとひずみ1.0×10⁻³の比からは5.0は出てこない。
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。応力2.0 MPaとひずみ1.0×10⁻³の比からは5.0は出てこない。
3. 20
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。20 GPaは10倍の値で、ひずみか断面積の桁を1つずらすと出る。
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。20 GPaは10倍の値で、ひずみか断面積の桁を1つずらすと出る。
4. 50
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。
5. 200
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。200 GPaは鋼のヤング率に近い値だが、この線材の計算値ではない。
❌ 誤り。正しくは2.0 GPa。200 GPaは鋼のヤング率に近い値だが、この線材の計算値ではない。
【試験対策ポイント】
- E＝(F/A)÷(ΔL/L)＝F·L/(A·ΔL)
- 1 mm²＝10⁻⁶ m²、1 mm＝10⁻³ m、1 GPa＝10⁹ Pa
- 1 N/mm²＝1 MPa を覚えておくと、8.0 N÷4.0 mm²＝2.0 MPa がすぐ出る
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