移動式クレーン運転士(学科) ⑧ 荷重応力・つり具・滑車装置

荷にかかる力とつり具の扱いを扱う分野です。荷重では静荷重と動荷重、衝撃荷重の区別、応力の種類(引張・圧縮・せん断・曲げ・ねじり)と計算が中心になります。つり具ではつり角度と張力の関係が最重要論点で、角度が大きくなるほど各ロープにかかる張力が増える仕組みを理解する必要があります。滑車装置では定滑車と動滑車の違い、組合せ滑車における力と移動距離の関係が頻出です。図を描いて考える習慣が得点につながります。

この分野の問題39問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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293物体を引き伸ばすように働く力であり、荷をつったワイヤロープにかかる荷重として適切なものはどれか。

  1. A引張荷重
  2. B圧縮荷重
  3. Cせん断荷重
  4. D曲げ荷重
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正解:A引張荷重

引張荷重は、物体を引き伸ばすように働く力であり、荷をつったワイヤロープにかかる荷重が該当する。

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294アウトリガーのジャッキにかかる荷重など、物体を押しつぶすように働く力として適切なものはどれか。

  1. Aせん断荷重
  2. B圧縮荷重
  3. Cねじり荷重
  4. D引張荷重
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正解:B圧縮荷重

圧縮荷重は、引張荷重とは反対に物体を押しつぶすように働く力である。

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295二枚の鋼板を締め付けているボルトが受ける荷重など、物体を横からはさみで切るように働く荷重はどれか。

  1. A曲げ荷重
  2. B引張荷重
  3. C圧縮荷重
  4. Dせん断荷重
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正解:Dせん断荷重

せん断荷重は、物体を横からはさみで切るように働く荷重である。

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296移動式クレーンのジブ先端で荷をつったときにジブにかかる荷重として適切なものはどれか。

  1. Aねじり荷重
  2. B圧縮荷重
  3. C曲げ荷重
  4. Dせん断荷重
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正解:C曲げ荷重

曲げ荷重は物体を曲げるように働く荷重であり、ジブ先端で荷をつったときのジブにかかる荷重が該当する。

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297ウインチのドラムを回転させる軸が受ける主な荷重として適切なものはどれか。

  1. Aねじり荷重
  2. Bせん断荷重
  3. C引張荷重
  4. D圧縮荷重
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正解:Aねじり荷重

回転する軸をねじるように働く荷重をねじり荷重といい、ウインチのドラム軸が受ける主な荷重である。

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298ドラム及びシーブ部分のワイヤロープにかかる主な荷重として正しいものはどれか。

  1. A圧縮荷重とせん断荷重
  2. B引張荷重とねじり荷重
  3. C曲げ荷重と引張荷重
  4. Dねじり荷重と圧縮荷重
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正解:C曲げ荷重と引張荷重

ドラム及びシーブ部分のワイヤロープには、曲げ荷重と引張荷重が主にかかる。

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299フックにかかる主な荷重として正しいものはどれか。

  1. A圧縮荷重
  2. Bせん断荷重
  3. Cねじり荷重
  4. D曲げ荷重
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正解:D曲げ荷重

フックにかかる主な荷重は曲げ荷重である。

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300クレーンの自重や静止しているつり荷のように、力の大きさと向きが変わらず、同じ状態が続く荷重を何というか。

  1. A衝撃荷重
  2. B静荷重
  3. C片振り荷重
  4. D両振り荷重
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正解:B静荷重

静荷重は、静止している物体にかかる荷重で、力の大きさと向きが変わらず同じ状態が続く荷重である。

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301力の大きさや向きが時間と共に変化する動荷重のうち、荷重の向きは同じであるが大きさが変化するものを何というか。

  1. A片振り荷重
  2. B衝撃荷重
  3. C静荷重
  4. D両振り荷重
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正解:A片振り荷重

片振り荷重は、荷重の向きは同じであるが、その大きさが時間と共に変化する荷重である。

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302歯車軸が受ける荷重のように、荷重の向き及び大きさが時間と共に変化する荷重を何というか。

  1. A分布荷重
  2. B片振り荷重
  3. C両振り荷重
  4. D集中荷重
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正解:C両振り荷重

両振り荷重は、荷重の向き及び大きさが時間と共に変化する荷重である。

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303つり荷を巻下げているときに急停止を行った場合など、急激な力が短時間で加わる荷重を何というか。

  1. A衝撃荷重
  2. B両振り荷重
  3. C片振り荷重
  4. D静荷重
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正解:A衝撃荷重

衝撃荷重は、急激な力が短時間で加わる荷重をいう。

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304クレーンのワイヤロープや巻上装置の軸受などが受ける荷重の種類として最も適切なものはどれか。

  1. A静荷重
  2. B衝撃荷重
  3. C両振り荷重
  4. D片振り荷重
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正解:D片振り荷重

ワイヤロープや巻上装置の軸受などが受ける荷重は、荷重の向きは同じで大きさが変化する片振り荷重に該当する。

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305次の荷重のうち、動荷重に分類されないものはどれか。

  1. A片振り荷重
  2. B静止しているつり荷の荷重
  3. C両振り荷重
  4. D衝撃荷重
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正解:B静止しているつり荷の荷重

静止しているつり荷の荷重は静荷重に分類され、動荷重ではない。

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306外力の作用する分布状態による分類で、非常に狭い範囲に集中して作用する荷重を何というか。

  1. A集中荷重
  2. B分布荷重
  3. C圧縮荷重
  4. D部分荷重
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正解:A集中荷重

1箇所または非常に狭い範囲に集中して作用する荷重を集中荷重という。

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307物体に荷重をかけたとき、物体の内部に生じる荷重に抵抗しつり合いを保とうとする内力を、部材の断面積で除したものを何というか。

  1. Aひずみ
  2. B応力
  3. C安全係数
  4. D張力
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正解:B応力

荷重によって内部に生じる内力を応力といい、内力を部材の断面積で除して求める。

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308応力を求める際の単位として一般的に用いられるものはどれか。

  1. AN/m
  2. Bkg/mm
  3. CN/mm²
  4. Dkg/cm²
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正解:CN/mm²

応力の単位は、単位面積当たりの力の大きさを示す N/mm² が用いられる。

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309引張荷重1000Nが作用している断面積100mm²の棒に生じる引張応力の値はどれか。

  1. A10N/mm²
  2. B100N/mm²
  3. C1000N/mm²
  4. D10000N/mm²
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正解:A10N/mm²

応力は荷重を断面積で除して求める。1000N ÷ 100mm² = 10N/mm² となる。

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310物体に荷重が作用し材料が変形したとき、物体の原形に対する変形した割合を何というか。

  1. A変形率
  2. B応力
  3. C弾性
  4. Dひずみ
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正解:Dひずみ

物体の原形に対する変形した割合をひずみという。

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311材料に応力を加えていくとき、荷重を取り除くと元の形状に戻る最大の応力点を何というか。

  1. A引張強さ
  2. B比例限度
  3. C破断点
  4. D弾性限度
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正解:D弾性限度

荷重を取り除くと元の形状に戻る最大の応力点を弾性限度という。比例限度は応力とひずみが正比例する限界の点である。

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312材料の応力ーひずみ曲線において、材料が破断するまでに掛けられる最大の荷重を元の断面積で除して求められる点を何というか。

  1. A比例限度
  2. B破断点
  3. C引張強さ
  4. D降伏点
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正解:C引張強さ

引張強さは、材料が破断するまでに掛けられる最大の荷重を元の断面積で除して求めた点である。

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313材料が荷重によって変形し、破断に至る点を何というか。

  1. A破断点
  2. B比例限度
  3. C引張強さ
  4. D極限点
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正解:A破断点

ひずみが増大し材料が破断する点を破断点という。

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314移動式クレーンに用いられる材料の応力について、正しい説明はどれか。

  1. A比例限度を超える応力が生じる状態での使用が前提である。
  2. Bつり荷の質量に関わらず破断点まで使用できる。
  3. C許容荷重以上のつり荷をつっても引張強さを超えなければよい。
  4. D通常の使用状況では生じる応力が比例限度に達しないよう設計されている。
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正解:D通常の使用状況では生じる応力が比例限度に達しないよう設計されている。

通常の使用状況で材料に生じる応力が比例限度に達しないよう安全係数が定められ設計されている。

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3151本の玉掛け用ワイヤロープ等が、切断または破断に至るまでの最大荷重を何というか。

  1. A安全荷重
  2. B切断荷重
  3. C許容荷重
  4. D基本安全荷重
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正解:B切断荷重

ワイヤロープ等が切断または破断に至るまでの最大荷重を切断荷重という。

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316玉掛け用ワイヤロープ等の切断荷重と、実際の使用時にかかる最大荷重との比を何というか。

  1. A張力係数
  2. B安全係数
  3. Cモード係数
  4. Dひずみ率
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正解:B安全係数

切断荷重と実際の使用時にかかる最大荷重との比を安全係数という。

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317クレーン等安全規則で定められている、玉掛け用ワイヤロープの安全係数はどれか。

  1. A3以上
  2. B4以上
  3. C5以上
  4. D6以上
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正解:D6以上

玉掛け用ワイヤロープの安全係数は6以上と定められている。

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318玉掛け用フックやシャックルの安全係数として定められている数値はどれか。

  1. A3以上
  2. B4以上
  3. C5以上
  4. D6以上
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正解:C5以上

玉掛け用フック、シャックルなどの安全係数は5以上と定められている。

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3192本のワイヤロープで荷をつるとき、つり角度が大きくなるとワイヤロープ1本にかかる張力はどうなるか。

  1. A小さくなる
  2. B変わらない
  3. C大きくなる
  4. Dゼロになる
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正解:C大きくなる

つり角度が大きくなるとワイヤロープを内側に引き寄せる力が生じ、張力は大きくなる。

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320同じ質量の荷を2本のワイヤロープでつる場合、ワイヤロープにかかる張力が最も小さくなるつり角度はどれか。

  1. A
  2. B30°
  3. C60°
  4. D90°
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正解:A

つり角度が0°のとき、ワイヤロープを内側に引き寄せる力が生じないため張力は最も小さくなる。

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321安全係数を考慮して、1本の玉掛け用ワイヤロープ等で垂直につることができる最大の荷重を何というか。

  1. A基本安全荷重
  2. B切断荷重
  3. C許容応力
  4. D最大静止荷重
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正解:A基本安全荷重

1本のワイヤロープ等で垂直につることができる最大の荷重を基本安全荷重という。

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322切断荷重が58.8kNの玉掛け用ワイヤロープの基本安全荷重はどれか。ただし、安全係数を6、重力の加速度を9.8m/s²とする。

  1. A1t
  2. B2t
  3. C6t
  4. D9.8t
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正解:A1t

基本安全荷重(t) = 切断荷重(kN) ÷ (9.8 × 安全係数) = 58.8 ÷ (9.8 × 6) = 1t となる。

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323玉掛け用ワイヤロープの選定において、つり荷の質量とつり角度による張力の変化量の度合いを表す係数を何というか。

  1. Aモード係数
  2. B安全係数
  3. C張力係数
  4. D摩擦係数
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正解:C張力係数

つり角度による張力の変化量の度合いを張力係数という。

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324質量2tの荷を2本のワイヤロープを用いてつり角度60°でつるとき、ワイヤロープ1本にかかる張力として最も近いものはどれか。ただしつり角度60°の張力係数を1.16とし、重力加速度は9.8m/s²とする。

  1. A9.8kN
  2. B11.4kN
  3. C19.6kN
  4. D22.7kN
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正解:B11.4kN

張力 = (2t ÷ 2本) × 9.8m/s² × 1.16 = 11.368kN となり、約11.4kNとなる。

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325玉掛け用ワイヤロープの掛け本数及びつり角度のときにつることができる最大の質量と、基本安全荷重との比を何というか。

  1. A安全係数
  2. Bモード係数
  3. C張力係数
  4. D応力係数
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正解:Bモード係数

掛け本数及びつり角度の影響を考慮し、つれる最大質量と基本安全荷重の比をモード係数という。

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326玉掛け用ワイヤロープを4本掛けで使用する場合、原則として何本掛け用のモード係数を使用する必要があるか。

  1. A2本掛け用
  2. B3本掛け用
  3. C4本掛け用
  4. D計算式で算出した係数
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正解:B3本掛け用

4本掛けは荷重が均等に掛かりにくいため、原則として3本掛け用のモード係数を使用する。

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327定滑車に関する説明として正しいものはどれか。

  1. A力の向きも大きさも変えることができる。
  2. B滑車がつり荷と共に移動する。
  3. C力の大きさは半分になるが、引く距離は2倍になる。
  4. D力の向きは変わるが、力の大きさは変わらない。
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正解:D力の向きは変わるが、力の大きさは変わらない。

定滑車は力の方向を変えるために用いられ、力の大きさは変わらない。

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328動滑車に関する説明として正しいものはどれか。

  1. A滑車が定位置に固定されている。
  2. B力の向きは変わるが、力の大きさは変わらない。
  3. C荷の重力の半分の力でつり上げることができるが、ロープを引く距離は2倍になる。
  4. D荷の重力と同じ力が必要だが、ロープを引く距離は半分で済む。
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正解:C荷の重力の半分の力でつり上げることができるが、ロープを引く距離は2倍になる。

動滑車は力が半分で済むが、荷を上げるためにロープを2倍の距離引く必要がある。

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329動滑車を用いて荷を1mつり上げるためには、ロープを何m引っ張る必要があるか。

  1. A0.5m
  2. B1m
  3. C1.5m
  4. D2m
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正解:D2m

動滑車では荷を上げる距離の2倍ロープを引く必要があるため、1m上げるには2m引く必要がある。

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330定滑車と動滑車を組み合わせた滑車装置で、動滑車に合計4本のロープで荷がつられている場合、質量200kgの荷をつり上げるのに必要な力Fの値はどれか。ただし重力加速度は9.8m/s²とする。

  1. A1960N
  2. B980N
  3. C490N
  4. D3920N
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正解:C490N

必要な力F = (200kg × 9.8m/s²) ÷ 4本 = 1960N ÷ 4 = 490N となる。

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331組合せ滑車において、ロープの端が別の動滑車につられている構造(動滑車が直列に3個配置)の場合、質量400kgの荷を支えるのに必要な力Fの値はどれか。重力加速度9.8m/s²とする。

  1. A3920N
  2. B980N
  3. C1960N
  4. D490N
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正解:D490N

動滑車が3個の場合、2の3乗=8で割る。F = (400 × 9.8) ÷ 8 = 3920 ÷ 8 = 490N となる。

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