消防設備士乙種第3類 ① 機械系基礎(水理・力学・材料)

消火設備の機械的な動作原理を理解するための基礎物理を学ぶ分野です。流体力学・材料力学の基本公式を確実に使えるレベルが必要です。

この分野の問題90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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1単位体積あたりの質量を何というか。

  1. A比重
  2. B密度
  3. C圧力
  4. D質量
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正解:B密度

単位体積あたりの質量は密度と定義されています。

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2水が4℃のときの密度として正しいものはどれか。

  1. A1g/cm3
  2. B0.1g/cm3
  3. C10g/cm3
  4. D100g/cm3
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正解:A1g/cm3

テキストによると水が4℃のときの密度は1g/cm3です。

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3比重の説明として最も不適切なものはどれか。

  1. A物質の質量と同体積の4℃の純水の質量との比である
  2. B水銀の比重は13.57である
  3. C単位はg/cm3である
  4. D比重には単位がない
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正解:C単位はg/cm3である

比重は質量の比であるため単位はありません。

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4次の金属のうち最も比重が小さいものはどれか。

  1. A
  2. B
  3. C水銀
  4. Dアルミニウム
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正解:Dアルミニウム

アルミニウムの比重は2.68であり他の選択肢よりも小さくなります。

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5標準大気圧(1atm)を水銀柱の高さで表した数値はどれか。

  1. A1013mm
  2. B760mm
  3. C10.33mm
  4. D13.59mm
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正解:B760mm

トリチェリの実験により1気圧は水銀柱760mmに相当します。

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6ゲージ圧の説明として正しいものはどれか。

  1. A完全な真空を基準とした圧力
  2. B大気圧を基準として測った圧力
  3. C絶対圧力から大気圧を引いた負の圧力
  4. D大気圧と絶対圧力の和
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正解:B大気圧を基準として測った圧力

ゲージ圧は大気圧を0の基準として測った圧力のことです。

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7絶対圧力とゲージ圧の関係を表す式として正しいものはどれか。

  1. A絶対圧力=大気圧-ゲージ圧
  2. B大気圧=絶対圧力+ゲージ圧
  3. C絶対圧力=ゲージ圧+大気圧
  4. D絶対圧力=ゲージ圧-大気圧
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正解:C絶対圧力=ゲージ圧+大気圧

絶対圧力は大気圧にゲージ圧を加えた値となります。

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8密閉容器内の液体の一部に加えた圧力が流体の各部に同じ強さで伝わる原理はどれか。

  1. Aトリチェリの定理
  2. Bベルヌーイの定理
  3. Cアルキメデスの原理
  4. Dパスカルの原理
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正解:Dパスカルの原理

これはパスカルの原理の定義そのものです。

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9ボイルの法則の説明として正しいものはどれか。

  1. A一定質量の気体の体積は圧力に反比例する
  2. B一定質量の気体の体積は絶対温度に反比例する
  3. C一定質量の気体の体積は圧力に比例する
  4. D気体の圧力は絶対温度に反比例する
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正解:A一定質量の気体の体積は圧力に反比例する

温度が一定のとき気体の体積は圧力に反比例します。

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10シャルルの法則において気体の体積は何に比例するか。

  1. A大気圧
  2. B摂氏温度
  3. Cゲージ圧
  4. D絶対温度
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正解:D絶対温度

圧力が一定のとき気体の体積は絶対温度に比例します。

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11理想気体の状態方程式を表す式はどれか。

  1. APV=nRT
  2. BP/V=nRT
  3. CPT=nRV
  4. DV/P=nRT
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正解:APV=nRT

理想気体の状態方程式はPV=nRTで表されます。

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12ボイル・シャルルの法則において絶対温度の単位として用いられるものはどれか。

  1. Aセルシウス度
  2. B華氏温度
  3. Cケルビン
  4. Dジュール
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正解:Cケルビン

絶対温度の単位にはK(ケルビン)が用いられます。

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13絶対零度を摂氏温度で表した数値として正しいものはどれか。

  1. A-100℃
  2. B-273℃
  3. C-373℃
  4. D0℃
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正解:B-273℃

-273℃を絶対零度とし目盛は摂氏温度と同じにしたのが絶対温度です。

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14力の三要素に含まれないものはどれか。

  1. A力の大きさ
  2. B力の働く時間
  3. C力の向き
  4. D力の働く点
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正解:B力の働く時間

力の三要素は大きさ、向き、作用点(働く点)です。

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15物体の速度が1秒間に変化する量を何というか。

  1. A加速度
  2. B仕事
  3. C運動量
  4. D質量
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正解:A加速度

単位時間あたりの速度の変化量を加速度といいます。

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16自由落下運動において落下し始めてからt秒後の速度vを求める式はどれか。

  1. Av=g/t
  2. Bv=gt^2
  3. Cv=1/2gt
  4. Dv=gt
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正解:Dv=gt

重力加速度をgとすると自由落下の速度はv=gtで求められます。

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17自由落下する物体のt秒後の落下距離hを求める式はどれか。

  1. Ah=gt
  2. Bh=2gt
  3. Ch=1/2gt^2
  4. Dh=gt^2
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正解:Ch=1/2gt^2

自由落下の距離はh=1/2gt^2で求められます。

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18ニュートンの運動の第一法則はどれか。

  1. A慣性の法則
  2. B運動の法則
  3. C作用・反作用の法則
  4. Dエネルギー保存の法則
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正解:A慣性の法則

外力が加わらない限り静止または等速直線運動を続ける性質を慣性といいます。

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19ニュートンの運動の第二法則(運動の法則)に関する記述で正しいものはどれか。

  1. A加速度は質量に比例する
  2. B加速度は外力に反比例する
  3. C加速度は外力に比例し質量に反比例する
  4. D加速度は外力と質量に比例する
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正解:C加速度は外力に比例し質量に反比例する

物体に生じる加速度は加わった力に比例し質量に反比例します。

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20ニュートンの運動の第三法則(作用・反作用の法則)の記述として誤っているものはどれか。

  1. A物体が他の物体に力を及ぼすとき必ず逆向きの力を受ける
  2. B作用と反作用は同じ大きさである
  3. C作用と反作用は常に同一の物体に働く
  4. D作用と反作用は一直線上に働く
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正解:C作用と反作用は常に同一の物体に働く

作用と反作用はそれぞれ別の物体に対して働きます。

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21運動量保存の法則において衝突前後の2つの物体の合計の運動量について正しいものはどれか。

  1. A衝突後は減少する
  2. B衝突後は増加する
  3. C常に一定で変わらない
  4. D物体の質量によって変化する
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正解:C常に一定で変わらない

外力が働かない限り運動量の合計は常に一定で変わらないという法則です。

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22運動量を求める式として正しいものはどれか。

  1. A質量÷速度
  2. B質量×速度
  3. C質量×加速度
  4. D速度÷質量
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正解:B質量×速度

運動量は質量mと速度vの積(mv)で表されます。

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23流体の連続の法則において流量Qを求める式はどれか(Aは断面積、vは流速)。

  1. AQ=A/v
  2. BQ=v/A
  3. CQ=A+v
  4. DQ=Av
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正解:DQ=Av

流量は管内の断面積Aと流速vの積で求められます。

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24管の断面積が小さくなる場所での流速はどうなるか。

  1. A遅くなる
  2. B変わらない
  3. C速くなる
  4. Dゼロになる
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正解:C速くなる

連続の法則により流量は一定なので断面積が小さくなると流速は大きくなります。

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25ベルヌーイの定理における3つの水頭の和に含まれないものはどれか。

  1. A位置水頭
  2. B摩擦水頭
  3. C速度水頭
  4. D圧力水頭
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正解:B摩擦水頭

ベルヌーイの定理は速度水頭、圧力水頭、位置水頭の和が一定であるという法則です。

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26水が容器の側面にある流出口から流出する速度を求めるトリチェリの定理の式はどれか。

  1. Av=2gh
  2. Bv=1/2gh^2
  3. Cv=√(2gh)
  4. Dv=√(gh)
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正解:Cv=√(2gh)

水面高さをhとした場合流出速度はv=√(2gh)となります。

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27配管内の摩擦損失水頭が比例する要素はどれか。

  1. A管の内径
  2. B流速の2乗
  3. C流体の密度
  4. D管の断面積
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正解:B流速の2乗

摩擦損失は管の長さに比例し流速の2乗に比例します。

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28配管内の摩擦損失水頭が反比例する要素はどれか。

  1. A管の長さ
  2. B流速
  3. C重力加速度
  4. D管の内径
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正解:D管の内径

摩擦損失水頭は管の内径に反比例して大きくなります。

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29仕事Wを求める式として正しいものはどれか(Fは力、Sは距離)。

  1. AW=F/S
  2. BW=FS
  3. CW=S/F
  4. DW=F+S
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正解:BW=FS

物体に力を加えて動かした距離の積が仕事となります。

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30仕事の単位として正しいものはどれか。

  1. Aワット(W)
  2. Bニュートン(N)
  3. Cジュール(J)
  4. Dパスカル(Pa)
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正解:Cジュール(J)

仕事の単位にはJ(ジュール)またはN・mが用いられます。

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31単位時間に行われる仕事の割合(仕事率)を何というか。

  1. A動力
  2. B運動量
  3. C加速度
  4. D位置エネルギー
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正解:A動力

1秒間に行う仕事の割合を動力または仕事率といいます。

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32動力の単位として正しいものはどれか。

  1. Aジュール(J)
  2. Bワット(W)
  3. Cニュートン(N)
  4. Dメートル毎秒(m/s)
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正解:Bワット(W)

動力(仕事率)の単位はW(ワット)またはJ/sを用います。

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33位置エネルギーを求める式はどれか(mは質量、gは重力加速度、hは高さ)。

  1. A1/2mh^2
  2. Bmgh
  3. Cmg/h
  4. D1/2mv^2
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正解:Bmgh

高い所にある物体が持つ位置エネルギーはmghで表されます。

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34運動エネルギーを求める式はどれか(mは質量、vは速度)。

  1. Amv
  2. Bmgv
  3. C1/2mv^2
  4. D1/2mgv
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正解:C1/2mv^2

運動している物体が持つエネルギーは1/2mv^2で表されます。

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35力学的エネルギー保存の法則について正しい記述はどれか。

  1. A位置エネルギーと運動エネルギーの差は一定である
  2. B位置エネルギーと運動エネルギーの積は一定である
  3. C位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定である
  4. D位置エネルギーは常に運動エネルギーより大きい
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正解:C位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定である

摩擦などがない場合位置エネルギーと運動エネルギーの和は常に一定になります。

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36てこの原理において力の釣り合いを示す関係式はどれか(Wは重物、Fは力、r1は力点までの距離、r2は作用点までの距離)。

  1. AW/F=r2/r1
  2. BW×F=r1×r2
  3. CW/r1=F/r2
  4. DW/F=r1/r2
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正解:DW/F=r1/r2

支点を中心とするモーメントのつり合いからF×r1=W×r2となり、W/F=r1/r2で表されます。

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37動滑車を1つ用いた場合、重物を持ち上げるのに必要な力は元の重さの何分の一になるか。

  1. A変わらない
  2. B2分の1
  3. C3分の1
  4. D4分の1
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正解:B2分の1

動滑車を1つ使うと必要な力は重物の半分の力(1/2)で済みます。

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38機械材料の分類において鉄鋼材料に含まれないものはどれか。

  1. A炭素鋼
  2. B鋳鉄
  3. C特殊鋼
  4. Dアルミニウム合金
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正解:Dアルミニウム合金

アルミニウム合金は非鉄金属材料に分類されます。

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39炭素鋼の炭素含有量として正しい範囲はどれか。

  1. A2.06%〜6.67%
  2. B10.5%以上
  3. C0.02%〜2.06%
  4. D0.02%未満
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正解:C0.02%〜2.06%

炭素鋼の炭素含有量は0.02%〜2.06%の範囲です。

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40鋳鉄の特徴として誤っているものはどれか。

  1. A炭素鋼より引張り強さが小さい
  2. B圧縮強さが高い
  3. C溶融させた金属を型に流し込み製造する
  4. D炭素含有量が炭素鋼より少ない
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正解:D炭素含有量が炭素鋼より少ない

鋳鉄は炭素鋼よりも炭素含有量が多く2.06%〜6.67%を含みます。

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41ステンレス鋼が主成分の鉄に10.5%以上含んでいる金属はどれか。

  1. Aニッケル
  2. Bクロム
  3. Cモリブデン
  4. D亜鉛
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正解:Bクロム

ステンレス鋼は鉄を主成分としクロムを10.5%以上含む合金鋼です。

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42黄銅(真鍮)の主成分となる金属の組み合わせはどれか。

  1. A銅とすず
  2. B銅と亜鉛
  3. C鉄と炭素
  4. D鉛とすず
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正解:B銅と亜鉛

黄銅は銅をベースに亜鉛を使用した合金で真鍮ともよばれます。

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43青銅(ブロンズ)の主成分となる金属の組み合わせはどれか。

  1. A銅と亜鉛
  2. Bアルミニウムと銅
  3. C銅とすず
  4. D鉄とクロム
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正解:C銅とすず

青銅は銅をベースにすずを加えた合金でブロンズともよばれます。

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44はんだの主成分となる金属の組み合わせはどれか。

  1. A銅と亜鉛
  2. B鉛とすず
  3. C鉄とニッケル
  4. Dアルミニウムとマグネシウム
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正解:B鉛とすず

はんだは鉛とすずを主成分とした合金です。

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45熱処理の「焼入れ」の目的と方法として正しいものはどれか。

  1. A高温加熱後、炉の中でゆっくり冷やして軟らかくする
  2. B高温加熱後、水や油で急冷して硬く強くする
  3. C焼入れ後に再加熱して粘りを与える
  4. D高温加熱後、空気中で冷やして組織を均一にする
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正解:B高温加熱後、水や油で急冷して硬く強くする

焼入れは急冷することで金属を硬く強くする熱処理です。

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46熱処理の「焼戻し」の目的として正しいものはどれか。

  1. A金属を最も硬い状態にする
  2. B内部の残留応力を除去して軟らかくする
  3. C組織を均一化する
  4. D焼入れ後の金属に粘り(じん性)を与える
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正解:D焼入れ後の金属に粘り(じん性)を与える

焼戻しは焼入れによって硬く脆くなった金属に粘りを与えるための処理です。

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47熱処理の「焼なまし」の説明として正しいものはどれか。

  1. A一定時間保ってから炉などで徐冷し軟らかくする
  2. B水や油などで急冷し硬度を上げる
  3. C空冷して組織を均一化する
  4. D再加熱して粘りを与える
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正解:A一定時間保ってから炉などで徐冷し軟らかくする

焼なましは残留応力を除去して加工を容易にするため軟らかくする処理です。

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48材料の応力とひずみの関係を示すグラフにおいて、力を抜くと元の形に戻る限界の点を何というか。

  1. A降伏点
  2. B極限強さ
  3. C弾性限度
  4. D破断点
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正解:C弾性限度

応力とひずみが正比例し力を除くと元に戻る最大の応力を弾性限度といいます。

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49配管内を流れる水の流速を2倍にしたとき、摩擦損失水頭は何倍になるか。

  1. A2倍
  2. B4倍
  3. C8倍
  4. D変わらない
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正解:B4倍

摩擦損失水頭は流速の2乗に比例するため流速が2倍になると損失は4倍になります。

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50配管の内径を2分の1にしたとき、他の条件が同じであれば摩擦損失水頭はどうなるか。

  1. A2分の1になる
  2. B変わらない
  3. C2倍になる
  4. D4倍になる
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正解:C2倍になる

摩擦損失水頭は管の内径に反比例するため内径が半分になると損失は2倍になります。

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51大気圧が0.1MPaの場所で、圧力計(ゲージ圧)が0.5MPaを示しているとき、絶対圧力はいくらか。

  1. A0.4MPa
  2. B0.5MPa
  3. C0.6MPa
  4. D0.1MPa
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正解:C0.6MPa

絶対圧力はゲージ圧と大気圧の和なので0.5+0.1=0.6MPaとなります。

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52一定質量の気体において、圧力を一定に保ちながら絶対温度を2倍にすると体積はどうなるか。

  1. A4分の1になる
  2. B2分の1になる
  3. C変わらない
  4. D2倍になる
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正解:D2倍になる

シャルルの法則により圧力一定時において体積は絶対温度に比例します。

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53一定質量の気体において、温度を一定に保ちながら圧力を2倍にすると体積はどうなるか。

  1. A2分の1になる
  2. B変わらない
  3. C2倍になる
  4. D4倍になる
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正解:A2分の1になる

ボイルの法則により温度一定時において体積は圧力に反比例します。

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54ピストンの断面積がAとBの2つのシリンダーが連結された水圧機で、Aの断面積がBの2倍である。Bに100Nの力を加えたときAで生じる力はいくらか。

  1. A50N
  2. B100N
  3. C200N
  4. D400N
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正解:C200N

パスカルの原理により圧力は等しいため面積が2倍のAには2倍の200Nの力が生じます。

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55水銀柱760mmの圧力を水柱の高さ(mmAq)に換算した値として最も近いものはどれか。

  1. A1013mmAq
  2. B10332mmAq
  3. C7600mmAq
  4. D1359mmAq
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正解:B10332mmAq

1気圧は水銀柱760mmであり水柱では約10332mmAqに相当します。

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56トリチェリの定理において、水面からの深さが4倍の穴から流出する水の速度は何倍になるか。

  1. A2倍
  2. B4倍
  3. C16倍
  4. D半分
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正解:A2倍

流出速度vは√(2gh)で深さhの平方根に比例するため深さが4倍なら速度は2倍です。

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57質量2kgの物体が3m/sの速度で運動しているときの運動エネルギーはいくらか。

  1. A3J
  2. B6J
  3. C9J
  4. D18J
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正解:C9J

運動エネルギーは1/2×m×v^2により1/2×2×3^2=9Jとなります。

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58質量5kgの物体に10Nの力を加えたときに生じる加速度はいくらか。

  1. A0.5m/s2
  2. B2m/s2
  3. C5m/s2
  4. D50m/s2
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正解:B2m/s2

運動の法則F=maよりa=F/mとなり10÷5=2m/s2となります。

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59動滑車を3つ組み合わせ、ロープを支える本数が8本となる装置で、重さWの物体を持ち上げるとき、ロープを引く力Fを求める式として正しいものはどれか。

  1. AF=W/3
  2. BF=W/4
  3. CF=W/6
  4. DF=W/8
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正解:DF=W/8

ロープを支える本数が8本であるため、理想状態では必要な力はW/8となります。

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60炭素鋼において、炭素含有量が多くなると性質はどう変化するか。

  1. A軟らかくなる
  2. B引張り強さが減少し粘りが増す
  3. C硬さや引張り強さは増加するがもろくなる
  4. D磁性が失われる
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正解:C硬さや引張り強さは増加するがもろくなる

炭素含有量が増えると硬さと引張り強さは増しますが粘りが減りもろくなります。

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61熱処理の「焼ならし」の説明として正しいものはどれか。

  1. A水中で急冷する
  2. B油中で急冷する
  3. C炉の中でゆっくり冷やす
  4. D加熱後空気中で冷却し組織を均一にする
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正解:D加熱後空気中で冷却し組織を均一にする

焼ならしは加熱後に空冷して金属の組織を均一化する処理です。

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62ジュラルミンの主成分となる金属の組み合わせはどれか。

  1. A鉄とクロム
  2. B銅と亜鉛
  3. Cアルミニウムと銅
  4. D鉛とすず
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正解:Cアルミニウムと銅

ジュラルミンはアルミニウムを主成分とし銅などを加えた合金です。

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63絶対圧力とゲージ圧の関係について正しいものはどれか。

  1. A大気圧より低い圧力を負のゲージ圧で表すことができる
  2. B絶対圧力は常にゲージ圧より小さい
  3. Cゲージ圧は場所の大気圧に関わらず常に一定である
  4. D完全な真空のゲージ圧は0である
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正解:A大気圧より低い圧力を負のゲージ圧で表すことができる

大気圧より低い圧力は負のゲージ圧(真空圧)として表すことができます。

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64ベルヌーイの定理において、流速が大きくなる場所では圧力はどうなるか。

  1. A高くなる
  2. B低くなる
  3. C変わらない
  4. D流体の密度による
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正解:B低くなる

位置エネルギーが一定の場合、速度水頭が増加すると圧力水頭は減少するため圧力は低くなります。

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6510Nの力を加えて物体を力の方向に5m動かしたときの仕事はいくらか。

  1. A2J
  2. B5J
  3. C15J
  4. D50J
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正解:D50J

仕事W=FSより10N×5m=50Jとなります。

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6650Jの仕事を2秒間で行ったときの動力(仕事率)はいくらか。

  1. A10W
  2. B25W
  3. C50W
  4. D100W
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正解:B25W

仕事率P=W/tより50J÷2s=25Wとなります。

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67作用・反作用の法則が当てはまる現象はどれか。

  1. A急ブレーキをかけると体が前に傾く
  2. B重い物体ほど動かすのに大きな力がいる
  3. C壁を押すと壁から同じ力で押し返される
  4. D高いところから物を落とすと加速する
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正解:C壁を押すと壁から同じ力で押し返される

壁を押す力(作用)に対して壁から押し返される力(反作用)が生じます。

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68慣性の法則が当てはまる現象はどれか。

  1. Aロケットがガスを噴射して進む
  2. Bだるま落としで下のコマだけを弾き飛ばす
  3. Cてこを使って重い石を持ち上げる
  4. D斜面を転がるボールの速度が上がる
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正解:Bだるま落としで下のコマだけを弾き飛ばす

静止している物体がその状態を保とうとする慣性の法則による現象です。

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69理想気体の状態方程式においてRは何を表しているか。

  1. A絶対温度
  2. B気体の体積
  3. C気体定数
  4. D気体の質量
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正解:C気体定数

状態方程式PV=nRTにおけるRは気体定数を表します。

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70単位面積あたりに作用する力を何というか。

  1. A応力
  2. Bひずみ
  3. C荷重
  4. Dモーメント
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正解:A応力

単位面積あたりに作用する力は応力と定義され、荷重を断面積で割ることで求められます。

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71作用面に対して平行に働く応力を何というか。

  1. A垂直応力
  2. Bせん断応力
  3. C引張応力
  4. D圧縮応力
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正解:Bせん断応力

作用面に対して平行(すべらせる方向)に働く応力はせん断応力とよばれます。

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72応力とひずみの関係において、加えた荷重の大きさとひずみが正比例する限界の点を何というか。

  1. A弾性限度
  2. B降伏点
  3. C比例限度
  4. D破壊点
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正解:C比例限度

荷重と伸び(ひずみ)が正比例の関係を保つ限界の点を比例限度といいます。

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73比例限度の範囲内において、荷重と伸びが正比例するという法則を何というか。

  1. Aニュートンの法則
  2. Bパスカルの原理
  3. Cボイルの法則
  4. Dフックの法則
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正解:Dフックの法則

荷重と伸びが正比例する関係を示す法則はフックの法則とよばれます。

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74材料が急に抵抗力を失い、荷重を加えなくてもひずみが増加し始める点を何というか。

  1. A比例限度
  2. B上降伏点
  3. C極限強さ
  4. D破壊点
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正解:B上降伏点

弾性限度を超えて引っ張ると急に材料が伸び始める点があり、これを上降伏点といいます。

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75材料が荷重に耐えうる限界に達したときの最大の応力を何というか。

  1. A許容応力
  2. B降伏応力
  3. C極限強さ
  4. D安全応力
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正解:C極限強さ

材料が破壊される前に耐えられる最大の応力を極限強さ(最大応力)といいます。

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76応力とひずみの関係において誤っている記述はどれか。

  1. A比例限度までは荷重と伸びは正比例する
  2. B弾性限度を超えると永久ひずみが生じる
  3. C降伏点を超えると急に材料が伸びる
  4. D応力は常にひずみと反比例の関係にある
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正解:D応力は常にひずみと反比例の関係にある

応力はひずみと反比例することはありません。比例限度までは正比例の関係になります。

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77材料を安全に使用するために設定される、許容できる応力の限界を何というか。

  1. A許容応力
  2. B極限強さ
  3. C最大応力
  4. D破壊応力
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正解:A許容応力

実際に材料を使用する際に安全上許容できる応力の限界値を許容応力といいます。

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78許容応力を求める計算式として正しいものはどれか。

  1. A引張り強さ×安全率
  2. B引張り強さ÷安全率
  3. C安全率÷引張り強さ
  4. D引張り強さ+安全率
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正解:B引張り強さ÷安全率

許容応力は、材料がもつ引張り強さを安全率で割ることによって求められます。

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79安全率に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A安全率は常に1以下の数値となる
  2. B安全率を大きくすると許容応力も大きくなる
  3. C材料の種類や使用条件によって異なる数値をとる
  4. D安全率が小さいほど破壊に対して安全である
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正解:C材料の種類や使用条件によって異なる数値をとる

安全率は材料の性質や荷重の種類など使用条件によって異なり、適切な値が設定されます。

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80引張り強さが一定の材料を使用する場合、安全率を大きく設定すると許容応力はどう変化するか。

  1. A大きくなる
  2. B変わらない
  3. C比例して増える
  4. D小さくなる
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正解:D小さくなる

許容応力は引張り強さを安全率で割るため、安全率を大きくすると許容応力は小さくなります。

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81ある材料の引張り強さが400MPaであり、安全率を4とした場合の許容応力はいくらか。

  1. A100MPa
  2. B400MPa
  3. C1600MPa
  4. D404MPa
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正解:A100MPa

許容応力=引張り強さ÷安全率より、400÷4=100MPaとなります。

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82質量100kgの物体を10mの高さに引き上げるのに20秒かかった。このときの仕事率はいくらか。(重力加速度9.8m/s2とする)

  1. A100W
  2. B245W
  3. C490W
  4. D9800W
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正解:C490W

仕事=100kg×9.8m/s2×10m=9800J。仕事率=9800J÷20s=490Wとなります。

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83高い所にある物体が、その位置にあるだけで持っているエネルギーを何というか。

  1. A動力エネルギー
  2. B熱エネルギー
  3. C運動エネルギー
  4. D位置エネルギー
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正解:D位置エネルギー

高い位置にあることによって物体に蓄えられているエネルギーを位置エネルギーといいます。

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84運動している物体が持っているエネルギーを何というか。

  1. A運動エネルギー
  2. B位置エネルギー
  3. C力学的エネルギー
  4. D弾性エネルギー
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正解:A運動エネルギー

物体が速度を持って運動している状態そのものが有するエネルギーを運動エネルギーといいます。

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85炭素鋼における炭素含有量が少ない場合の特徴として正しいものはどれか。

  1. A硬さが増加する
  2. B引張り強さが増加する
  3. Cもろく割れやすくなる
  4. D粘りや伸びが増加し加工しやすい
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正解:D粘りや伸びが増加し加工しやすい

炭素含有量が少ないと硬さや強さは減少しますが、その分粘りや伸びが増加し加工しやすくなります。

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86はりの片側だけが固定されている「片持ちばり」の自由端に荷重がかかったときの最大曲げモーメントを求める式はどれか。(F:荷重、L:距離)

  1. AF×L
  2. B1/2×F×L
  3. C1/4×F×L
  4. DF÷L
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正解:AF×L

片持ちばりの最大曲げモーメントMは、荷重Fと固定端からの距離Lの積(M=FL)で表されます。

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87長さ1.5mの片持ちばりの自由端に2kNの荷重がかかったときの最大曲げモーメントはいくらか。

  1. A1.5kN・m
  2. B3kN・m
  3. C4.5kN・m
  4. D6kN・m
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正解:B3kN・m

片持ちばりの曲げモーメントは荷重×距離で求められるため、2kN×1.5m=3kN・mとなります。

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88両端が支持されているはりの「中央部」に荷重Fがかかったときの最大曲げモーメントを求める式はどれか。(L:距離)

  1. AF×L
  2. B1/2×F×L
  3. C1/4×F×L
  4. D1/8×F×L
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正解:C1/4×F×L

中央部に荷重がかかる単純ばりの最大曲げモーメントMは、M=1/4 FLで表されます。

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89断面積が20cm2の軟鋼棒を引張ったとき、生じた垂直応力が3MPaであった。このときの荷重はいくらか。(1MPa=1N/mm2)

  1. A60N
  2. B60000N
  3. C6000N
  4. D600N
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正解:C6000N

断面積20cm2=2000mm2。荷重P=応力σ×断面積Aより、3N/mm2×2000mm2=6000Nとなります。

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90純粋な金属に他の金属や非金属を混ぜ合わせて、目的に応じた特性を持たせたものを何というか。

  1. A鋳鉄
  2. B合金
  3. C炭素鋼
  4. D銑鉄
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正解:B合金

複数の金属や非金属を溶かし合わせて、強度や耐食性などを改善したものを合金といいます。

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