第36回 臨床工学技士国家試験 午後 第81問
医用機械工学第36回午後
第36回 臨床工学技士国家試験 午後 第81問(医用機械工学)の正答は 2 です。引張りで軸方向に伸びると、直交方向は縮む。
問題
図のような長さ10 cm、直径D の円柱の長軸方向に引張荷重F をかけると 1 cm 伸びた。 円柱の材質のポアソン比が0.3 であるとき、D は何倍になったか。
- 1. 0.94
- 2. 0.97 ✓
- 3. 1.00
- 4. 1.03
- 5. 1.06 F F D 10 cm
正答:2番
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解説
■ 正答:2番 — 0.97
引張りで軸方向に伸びると、直交方向は縮む。縦ひずみ ε = 1/10 = 0.1。ポアソン比ν=0.3より横ひずみ = −ν×ε = −0.03。よって直径Dは D×(1−0.03) = 0.97D となり0.97倍。正答は2番。
【各選択肢の解説】
計算:縦ひずみ ε_縦 = ΔL/L = 1 cm/10 cm = 0.1。
ポアソン比 ν = −ε_横/ε_縦 → ε_横 = −ν×ε_縦 = −0.3×0.1 = −0.03。
新しい直径 = D(1 + ε_横) = D(1 − 0.03) = 0.97D。
1. 0.94
❌ 誤り。ν=0.6相当の過大な収縮に対応し合わない。
❌ 誤り。ν=0.6相当の過大な収縮に対応し合わない。
2. 0.97
✅ 正しい。横ひずみ−0.03より0.97倍。これが正答。
✅ 正しい。横ひずみ−0.03より0.97倍。これが正答。
3. 1.00
❌ 誤り。引張れば直径は必ず縮むので不変はあり得ない。
❌ 誤り。引張れば直径は必ず縮むので不変はあり得ない。
4. 1.03
❌ 誤り。引張りで直径が増えることはない(符号が逆)。
❌ 誤り。引張りで直径が増えることはない(符号が逆)。
5. 1.06
❌ 誤り。同上、方向が逆で不適。
❌ 誤り。同上、方向が逆で不適。
【試験対策ポイント】
ポアソン比 ν = −(横ひずみ)/(縦ひずみ)。引張ると縦に伸び横に縮む(体積は概ね保存)。多くの金属でν≒0.3、ゴムなど非圧縮性でν≒0.5。縦ひずみ×νが横方向の縮み割合。伸びる方向と縮む方向の符号を取り違えないこと。
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