基礎的知識（機械）

解説: 力のモーメント（トルク）はM = F × dで表され、力の大きさFと回転軸から力の作用線までの距離（うでの長さ）dの積である。単位はN・m（ニュートンメートル）。選択肢1は距離に反比例ではなく比例するため誤り。選択肢3の単位パスカルは圧力の単位であり、力のモーメントの単位ではない…

解説: ボイル・シャルルの法則はPV/T = 一定（Pは圧力、Vは体積、Tは絶対温度）で表される。すなわち圧力と体積の積は絶対温度に比例する。選択肢1はボイルの法則の説明として誤り（体積は圧力に反比例する）。選択肢2はシャルルの法則の説明として誤り（体積は絶対温度に比例する）。選択肢4は…

解説: アルミニウムの比重は約2.7で、鉄の比重約7.9よりもはるかに小さい軽量な金属である。したがって選択肢3が誤り。選択肢1は正しく、鉄は酸化されやすく錆びが発生する。選択肢2は正しく、銅は銀に次いで電気伝導性が高い。選択肢4は正しく、ステンレス鋼（SUS）はクロムを10.5%以上含…

解説: パスカルの原理とは、密閉容器内の流体（液体）の一部に圧力を加えると、その圧力は流体のすべての部分に等しい大きさで伝わるという原理である。油圧装置や蓄圧式消火器の加圧原理にも関連する。選択肢2は容器の形状に関わらず等しく伝わるため誤り。選択肢3は底面だけでなく全方向に伝わるため誤り…

解説: 鉄と銅では鉄の方がイオン化傾向が大きいため、鉄の方が先に腐食される。したがって選択肢4は誤り。選択肢1は正しく、異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）は代表的な電気化学的腐食である。選択肢2は正しく、イオン化傾向の大きい金属が陽極（アノード）となり優先的に腐食される。選択肢3は正し…

解説: フックの法則によれば、弾性限界内においては応力はひずみに比例する（σ = E × ε。Eは弾性係数）。選択肢1の説明はひずみの説明であり応力の説明ではない。応力とは材料の断面積あたりに働く内力（単位はPaまたはN/m²）をいう。選択肢2の説明は応力の説明であり、ひずみの説明ではな…

解説: 圧力とは単位面積あたりに働く力の大きさであり、P = F / A（Fは力、Aは面積）で表される。単位はPa（パスカル）= N/m²（ニュートン毎平方メートル）。選択肢1のN・mは力のモーメント（トルク）の単位であり圧力の単位ではない。選択肢2は誤りで、1MPa = 1,000,0…

解説: てこの原理では、支点を中心にした力のモーメントが等しいときにつり合いが成立する（力 × 支点からの距離 = 力 × 支点からの距離）。力点（力を加える点）が支点から遠いほど、同じ距離の作用点に対してより小さな力で物体を動かすことができる。選択肢2は支点から力点が近いほど不利になる…

解説: 焼き入れは金属を高温に加熱した後急冷することで硬さ（硬度）を増加させる処理である。したがって「硬さが低下する」という選択肢4は誤り。ただし焼き入れ単独では脆くなるため、その後に焼き戻し処理を施して靭性を回復させることが多い。選択肢1は焼き入れの正しい説明。選択肢2は焼きなましの正…

解説: ボイルの法則では、温度が一定のとき圧力と体積の積は一定（P₁V₁ = P₂V₂）。1気圧 × 2L = 5気圧 × V₂ より、V₂ = (1 × 2) / 5 = 0.4L となる。圧力が5倍になると体積は1/5に減少する。選択肢2（変化なし）は温度と圧力の両方が変わらない場合…

解説: 一般的なねじ（右ねじ）は時計回り（右回り）に回すと締まり、反時計回りに回すと緩む。これは「右ねじの法則」として基本的な知識である。選択肢1は右ねじの締まる方向が逆であり誤り。選択肢2のピッチとはねじ山の間隔（隣り合うねじ山の間の距離）のことであり、直径ではない。選択肢4は誤りで、…

解説: 引張強さ（引張強度）とは、材料が引っ張り力（引張荷重）を受けて破断するときの最大応力値をいい、材料の強度を示す重要な指標である。単位はMPa（メガパスカル）やN/mm²で表す。選択肢1は圧縮強さの説明であり引張強さの説明ではない。選択肢2は一般的に鉄鋼材料の引張強さは銅より高いた…

解説: シャルルの法則では、圧力一定のとき体積は絶対温度に比例する（V₁/T₁ = V₂/T₂）。1L / 273K = V₂ / 364K より、V₂ = 1 × (364/273) ≈ 1.33L となる。絶対温度（K）= 摂氏温度（℃）+ 273 の関係を用いる。選択肢1は体積が縮…

解説: はんだ付けは母材（接合したい金属）を溶かさず、低融点の合金（はんだ：鉛とスズの合金等）のみを溶かして接合する方法である。母材を溶かす溶接法（アーク溶接等）とは本質的に異なる。選択肢1はアーク溶接の正しい説明。選択肢2は正しく、溶接後の熱処理は残留応力の除去や組織改善のために行う。…

解説: 同一直線上で同じ方向に働く2つの力の合力は、それぞれの力の大きさの和として求められる（例：10Nと5Nが同方向なら合力は15N）。選択肢1は同方向の力の合力が「差」とあるが正しくは「和」であるため誤り。選択肢2は反対方向に働く力の合力は「和」ではなく「差」（差を取り大きい方の向き…

解説: ゴム製パッキンは使用環境（温度・圧力・薬剤との接触等）や時間の経過によって劣化（硬化・膨潤・亀裂）が進行するため、定期的な点検と適切な時期での交換が必要である。消火器のパッキンも整備時に交換する部品の一つである。選択肢1は正しく、天然ゴムは非極性の石油系溶剤に溶解・膨潤しやすい。…

解説: 銅（Cu）は湿気、二酸化炭素、酸素が共存する環境では表面に塩基性炭酸銅（緑青）を生じる。これは長年屋外にさらされた銅製品（屋根・彫刻等）に見られる緑色のさびである。選択肢1は誤りで、銅は磁性体ではなく（非磁性体）、磁石に引き付けられない。選択肢3の銅の比重は約8.9であり、鉄（約…

解説: 全揚程（全水頭）は、ポンプが実際に液体を持ち上げる高さである実揚程に、管路・バルブ等での摩擦損失水頭を加えた合計値である。ポンプの設計ではこの全揚程を基準に必要な能力を決定する。選択肢1の揚程は垂直方向の高さであり、水平距離ではない。選択肢2は全揚程が大きいほどポンプの吐出圧力は…

解説: 比重とは、ある物質の密度（単位体積あたりの質量）を標準物質（液体の場合は4℃の水）の密度で割った無次元の数値である。比重が1より大きければその物質は水より重く水に沈み、1より小さければ水に浮く。選択肢2の比重は無次元量であり質量ではない。選択肢3の水の比重は1（基準値）であり2で…

解説: 消火器（特に蓄圧式や加圧式）の容器は使用時に高い内圧が生じるため、容器の強度は非常に重要であり、所定の板厚と材料強度が求められる。消火器の技術上の規格を定める省令により容器の耐圧試験等が規定されている。選択肢1は正しく、消火器容器の主要材料は鋼板やステンレス鋼である。選択肢2は正…

根拠法令: 消火器の技術上の規格を定める省令

解説: 熱の伝わり方には伝導・対流・放射（輻射）の3種類がある。放射（輻射）は媒介物がなくても電磁波（赤外線等）によって熱エネルギーが空間を伝わる現象で、真空中でも起こる。選択肢1の「媒介物なしに空間を通じて伝わる」は放射の説明であり伝導の説明ではない。伝導は固体内部で分子間の振動エネル…

解説: 比熱とは、ある物質1kgの温度を1K（または1℃）上昇させるのに必要な熱量のことで、単位はJ/(kg・K)（ジュール毎キログラム毎ケルビン）である。比熱が大きい物質ほど温まりにくく冷めにくい。選択肢2のN・mは力のモーメントの単位であり比熱の単位ではない。選択肢3は誤りで、水の比…

解説: 標準大気圧は約101,325Pa（101.3kPa ≈ 0.1013MPa）であり、0℃における水銀柱760mm（760mmHg）の圧力に相当する。1気圧（atm）ともいわれる。選択肢2の10kPaは約0.1気圧であり正しくない。標準大気圧は約101.3kPaである。選択肢3は誤…

解説: SI単位系において、仕事（エネルギー）の単位はジュール（J）で表され、1J = 1N × 1m = 1N・mと定義される。選択肢1の力の単位はキログラムではなくニュートン（N）である。1N = 1kg・m/s²（質量1kgの物体に1m/s²の加速度を与える力）。選択肢3の圧力の単…

解説: ボルトのねじ部（ねじが切られた部分）の有効断面積は、ねじ山の谷径の部分で評価されるため、ねじが切られていない軸部（胴部）の断面積よりも小さくなる。したがって選択肢3は誤り。選択肢1は正しく、ボルトを締め付けると被締結物が圧縮され、その反作用でボルト軸には引張応力が発生する。選択肢…

解説: せん断応力とは、材料の断面に平行（接線）方向に作用するすべり力（せん断力）を断面積で割った値である（τ = Q/A）。単位は Pa（N/m²）または N/mm²（MPa）。選択肢1は「断面に垂直方向に作用する内力を面積で割った値」は垂直応力（引張応力・圧縮応力）の定義であり、せん…

解説: 陰極防食（カソード防食）は、保護したい金属（鉄等）に直流電流を外部から供給して陰極（カソード）にする方法、または外部からイオン化傾向の大きい犠牲金属（亜鉛・マグネシウム等）を接続して犠牲金属を陽極として腐食させることで保護金属を陰極側に保つ方法である。選択肢4は「陽極として腐食さ…

解説: ベルヌーイの定理は、理想流体（非粘性・非圧縮性）の定常流において、流線に沿った各点での位置エネルギー（ρgh）・圧力エネルギー（P）・運動エネルギー（½ρv²）の総和が一定であることを示す法則（P + ½ρv² + ρgh = 一定）。選択肢1は誤りで、ベルヌーイの定理によれば流…

解説: アルミニウムは電気伝導性が比較的高い金属であり（銅の約60%）、送電線（架空電線）や電気部品等に使用されている。したがって選択肢3は誤り。選択肢1は正しく、アルミニウムは空気中で緻密な酸化アルミニウム（Al₂O₃）の不働態皮膜を形成し、自己腐食を抑制する。選択肢2は正しく、アルミ…

解説: 線膨張係数（熱膨張係数）とは、温度が1K（1℃）上昇したときの元の長さに対する伸びの割合（変化率）を表す係数で、単位は 1/K（K⁻¹）である。選択肢1は誤りで、一般に金属は温度が上昇すると膨張し、低下すると収縮する。選択肢3は誤りで、アルミニウムの線膨張係数（約23×10⁻⁶/…

解説: 連続の式（連続方程式）は質量保存則から導かれ、非圧縮性流体においては「断面積 × 流速 = 体積流量 = 一定（A₁v₁ = A₂v₂）」が成立する。選択肢1は誤りで、細い管から太い管（断面積増加）に流れ込むと、連続の式により流速は減少する。選択肢3は誤りで、断面積が2倍になると…

解説: 仕事（W）= 力（F）× 力の方向への移動距離（d）で定義され、単位はジュール（J）= N・m（ニュートン・メートル）である。選択肢1は誤りで、仕事は力の方向と同じ方向（または力の方向成分）に物体が移動したときに発生する。力と垂直な方向への移動では仕事はゼロとなる。選択肢3は誤り…

解説: 連続の式（非圧縮性流体）：A₁v₁ = A₂v₂を用いる。0.02m² × 2m/s = 0.01m² × v₂より、v₂ = (0.02 × 2) / 0.01 = 4m/s。断面積が半分になると流速は2倍になる。選択肢1（1m/s）は断面積が2倍のときに流速が半分になる場合で…

解説: 熱量Q = m × c × ΔTの式を用いる。m = 2kg、c = 0.5kJ/(kg・K)、ΔT = 80 - 20 = 60K（℃）より、Q = 2 × 0.5 × 60 = 60kJ。選択肢1（30kJ）はΔT = 60ではなくΔT = 30として計算した誤り（例：m ×…

解説: てこのつり合いは、支点まわりの力のモーメントが等しいときに成立する（左側のモーメント = 右側のモーメント）。左側：20N × 2m = 40N・m、右側：F × 4m = 40N・m より、F = 40 / 4 = 10N。距離が左側の2倍（4m）あるため、力は左側の荷重の半分…

解説: 一度使用して締め付けられたガスケットは圧縮変形（クリープ変形）が生じており、再使用すると十分なシール性能が得られない。そのため、分解・整備時にはガスケットを新品に交換することが基本原則である。選択肢1は正しく、ガスケットはフランジ接続部やバルブの接続部等のシールに使用される。選択…

解説: 鋼は炭素含有量（炭素鋼の場合）が増えるほど硬さ・引張強さが増す一方で、延性（伸びる性質）や靭性が低下しもろくなる傾向がある。これは炭素量増加による金属組織変化のためである。選択肢2は誤りで、炭素量が増えると延性（伸び率）は低下する。選択肢3は誤りで、純鉄は比較的軟らかく加工しやす…

解説: 液体（例：油・水）の粘度は温度が上昇すると分子間力が低下するため粘度は下がる（流れやすくなる）。一方、気体の粘度は温度が上昇すると分子の熱運動が活発化し粘度が上昇する。選択肢1は誤りで、粘度が高いほど流れにくい（抵抗が大きい）。選択肢3は誤りで、気体にも粘性は存在する（ただし液体…

解説: 細目ねじはピッチが小さい（ねじ山の間隔が狭い）ため、1回転あたりの進み量が少なくセルフロック性（自己締結性）が高い。そのため振動に対する緩み止め効果は粗目ねじよりも優れている。したがって「緩み止め効果は低い」という選択肢4は誤り。選択肢1は正しく、三角ねじ（メートルねじ・ユニファ…

解説: TIG溶接（Tungsten Inert Gas溶接）はアルゴン等の不活性ガスをシールドガスとして使用し、消耗しないタングステン電極で発生させたアークを熱源として溶接を行う方法である。薄板や精密部品の溶接に適しており、ステンレス・アルミニウム等の溶接にも広く使用される。選択肢1は…