技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-32 解答・解説|助走区間の長さ(出題ミスで全員正解)

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令和7年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-32 問題文 直円管内を流れる流体の助走区間の長さを求める問題
技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-32 解説 層流と乱流で助走区間の式が異なり解が定まらないため全員に得点が与えられた

正答

※ 全員正解(出題ミスにより、この問題を選択した受験者全員に得点が与えられました)

解き方のポイント

この問題は成立しないと判断され、選択した受験者全員に得点が与えられました。当初は選択肢③が正答とされていましたが、2026年1月19日付で訂正されています。

なぜ解が定まらないのか、実際に計算してみると分かります。

まず平均流速を求めます。u=Q/A=(0.5×10⁻³)/{(π/4)×0.02²}≒1.59 m/s

レイノルズ数は Re=ud/ν=(1.59×0.02)/(1.0×10⁻⁵)=3183

ここが問題です。Re=3183 は層流と乱流のちょうど境目(遷移域)にあたります。臨界レイノルズ数2300を超えているので形式的には乱流ですが、この領域の流れは条件次第で層流にも乱流にもなり得ます。

乱流とみなすと Le=(20〜40)d=0.4〜0.8 m。層流とみなすと Le=(0.06〜0.065)Re・d=3.82〜4.14 m。選択肢③(0.60 m)にも⑤(4.0 m)にもたどり着けてしまいます。

試験本番でこうした問題に当たったら、深追いせず先に進むのが正解です。他の問題を確実に取るほうが得点効率は高くなります。

この問題で問われている知識

助走区間(助走距離)/臨界レイノルズ数/層流と乱流の遷移域/管内流れの発達

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