技術士一次試験 機械部門 令和6年 Ⅲ-18 解答・解説|臨界減衰定数

令和6年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-18 問題文 1自由度の直線振動系の臨界減衰定数を求める問題

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令和6年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-18 問題文 1自由度の直線振動系の臨界減衰定数を求める問題
技術士一次試験 機械部門 令和6年 Ⅲ-18 解説 正答④ 臨界減衰定数の公式 cc=2√(mk) に代入して40Ns/mを求める
目次

正答

④ 40 Ns/m

解き方のポイント

公式1本で終わる問題です。落とすともったいないので確実に押さえてください。

臨界減衰定数は cc=2√(mk) です。

代入します。

cc=2√(0.5×800)=2√400=2×20=40 Ns/m

0.5×800=400 ときれいな平方数になるよう作られています。ここが割り切れなかったら計算ミスを疑ってください。

臨界減衰とは、振動せずに最も速く静止位置に戻る境目の減衰です。減衰比 ζ=c/cc で分類すると

・ζ<1 … 減衰振動(行き過ぎて振動しながら収束)・ζ=1 … 臨界減衰(振動せず最短で収束)・ζ>1 … 過減衰(振動しないが収束が遅い)

ドアクローザーや自動車のサスペンションは、この臨界減衰付近を狙って設計されます。振動させず、かつ素早く戻すという要求に合うためです。

なお cc=2√(mk)=2mωn とも書けます(ωn=√(k/m))。どちらの形でも出せるようにしておくと、問題の与件に応じて使い分けられます。

この問題で問われている知識

臨界減衰定数 cc=2√(mk)/減衰比ζ/減衰振動・臨界減衰・過減衰/固有角振動数

令和6年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-18 問題文 1自由度の直線振動系の臨界減衰定数を求める問題

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