技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-4 解答・解説|片持ちはりの三角形分布荷重

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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-4 問題文 片持ちはりに三角形状の分布荷重が作用するときの固定端の曲げモーメントを求める問題
技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-4 解説 正答① 分布荷重を積分して固定端Bの曲げモーメント q0l²/6 を求める

正答

① q0l²/6

解き方のポイント

片持ちはりに分布荷重が作用する場合、最大曲げモーメントは必ず梁の根元(固定端)に発生します。ここでは点Bです。

分布荷重q(x)=q0x/l を、x=0〜l の範囲で積分して求めます。位置xの微小荷重が点Bまでの距離(l−x)を腕の長さとして効くので、

MB=∫{q(x)×(l−x)}dx=∫₀ˡ{(q0/l)x×(l−x)}dx

これを計算すると [q0x²/2 − q0x³/(3l)]₀ˡ = q0l²/2 − q0l²/3 = q0l²/6 です。

分布荷重を「合力が重心位置に集中している」と考える解き方でも解けます。三角形分布の合力はq0l/2、その作用点は固定端から l/3 の位置なので、(q0l/2)×(l/3)=q0l²/6 と一致します。この検算ができると計算ミスに気づけます。

この問題で問われている知識

片持ちはり/分布荷重の積分/曲げモーメント/三角形分布の合力と作用点

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