直径 $d = 50 \text{mm}$、長さ $l = 1\text{m}$、荷重 $W = 20\text{kN}$、たわみ $D2=0.05$の材料のヤング率$E$を求める問題です。断面積$A$が$\frac{\pi}{4} \times 50^2 = 1963.5$で与えられています。ヤング率$E$を計算する式が与えられています。

応用数学ヤング率材料力学計算物理
2025/5/20
はい、承知いたしました。画像に書かれている数学の問題を解きます。

1. 問題の内容

直径 d=50mmd = 50 \text{mm}、長さ l=1ml = 1\text{m}、荷重 W=20kNW = 20\text{kN}、たわみ D2=0.05D2=0.05の材料のヤング率EEを求める問題です。断面積AAπ4×502=1963.5\frac{\pi}{4} \times 50^2 = 1963.5で与えられています。ヤング率EEを計算する式が与えられています。

2. 解き方の手順

まず、ヤング率 EE を求める式を確認します。画像から、ヤング率EEの計算式は以下のようになっているようです。
E=Wl2AD2E = \frac{Wl^2}{AD2}
ここで、W=20kN=20×103NW = 20 \text{kN} = 20 \times 10^3 \text{N}l=1m=1×103mml = 1\text{m} = 1 \times 10^3 \text{mm}A=1963.5mm2A = 1963.5 \text{mm}^2D2=0.05mmD2 = 0.05\text{mm}です。
これらの値を式に代入して計算します。
E=20×103×(1×103)21963.5×0.05E = \frac{20 \times 10^3 \times (1\times 10^3)^2}{1963.5 \times 0.05}
E=20×10998.175E = \frac{20 \times 10^9}{98.175}
E=203718364.8N/mm2E = 203718364.8 \text{N/mm}^2
E=203.7×109PaE = 203.7 \times 10^9 \text{Pa}
E=203.7GPaE = 203.7 \text{GPa}

3. 最終的な答え

ヤング率 EE は、約 204 GPa です。

「応用数学」の関連問題

与えられたデータから、1990年を基準年とした1995年の総合指数(ラスパイレス指数)を求めます。データは、みかん、りんご、なし、ぶどう、いちごの単価と購入量です。

指数ラスパイレス指数統計経済指標
2025/6/17

ある列車が一定の速度で、長さ1080mの鉄橋を渡り始めてから渡り終わるまでに50秒かかった。また、同じ速さで長さ2400mのトンネルに完全に入ってから、先頭がトンネルを出始めるまでに95秒かかった。こ...

速さ距離連立方程式線形代数文章問題
2025/6/17

密度が一定の完全流体である空気について、地表面を原点とする鉛直上向きの$z$座標を考える。地表面での気圧が1気圧であるとき、ベルヌーイの定理を用いて、1000 m上空の気圧$P$を有効数字3桁で求める...

ベルヌーイの定理流体力学物理圧力近似
2025/6/16

質量2kgの物体に働くポテンシャルが $U(x) = 3x + \frac{x^2}{3}$ [J] で与えられている。原点 $x=0$ mでの物体の速度が0 m/sのとき、物体の運動について正しいも...

力学ポテンシャルエネルギー運動摩擦
2025/6/16

質量 $m$ の質点が $x$ 軸上を $F(x) = F_0 (e^{\frac{x_0 - x}{R}} - 1) e^{\frac{x_0 - x}{R}}$ の力を受けて運動している。ここで、...

力学運動テイラー展開近似単振動
2025/6/16

質量 $m$ の質点が $x$ 軸上を力 $F(x) = F_0 (e^{\frac{x_0 - x}{R}} - 1) e^{\frac{x_0 - x}{R}}$ を受けて運動している。ここで、$...

力学運動方程式近似単振動
2025/6/16

ばね定数 $k$ のばねに質量 $m$ の物体がつながり、滑らかな水平面上を運動する。物体には復元力と粘性抵抗力が働く。$\omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}$ かつ $\kap...

微分方程式力学単振動減衰振動初期条件
2025/6/16

以下の3つの2階線形同次微分方程式の一般解を求めます。ただし、独立変数$x$、未知関数$y(x)$は実数であり、最終結果に複素関数が残らないようにします。 (a) $4y'' + 2y' + y = ...

微分方程式線形微分方程式2階線形微分方程式特性方程式
2025/6/16

振幅変調(AM)された信号の周波数スペクトルを求める問題です。 搬送波の振幅 $V_c = 2V$、変調指数 $m = 0.2$、搬送波周波数 $f_c = 1 MHz$、情報周波数 $f_m = 5...

フーリエ変換信号処理周波数スペクトル振幅変調AM
2025/6/16

$n \times n$ の正方行列 $A = \{A_{ij}(t)\}$ と $B = \{B_{ij}(t)\}$ の各要素が時間 $t$ の関数であるとき、以下の2つの式を示す問題です。 (1...

行列微分積の微分逆行列
2025/6/16