�W-1　一辺の長さがa mmの正方形断面で長さl=3,500mmの軟鋼棒に300kNの引張力Pを加えたとき、引張応力σは420MPaで、伸びλは7.0mmとなった。この軟鋼棒のヤング係数Eと一辺の長さaの正方形断面の棒について、最も近い値を次の中から選べ。

�@ E=21.0GPa　a=2.67mm
�A E=21.0GPa　a=3.74mm
�B E=210GPa　a=26.7mm
�C E=210GPa　a=3.74mm
�D E=840GPa　a=2.67mm

�W-2　下図のように長さがL0の棒1と棒2が接合され、剛体壁に取り付けられている。各材料のヤング係数、断面積、線膨張係数をそれぞれE1、E2、A1、A2、α1、α2とする。棒の温度をΔTだけ上昇させたとき、棒1に発生する応力σ1を次の中から選べ。




�W-3　直径d=40mmで長さL=1.3m、せん断弾性係数G=80GPaの丸棒にトルクT=340Nmが負荷された。丸棒に生じる最大せん断応力τと末端間のねじれ角φについて、最も近い値を次の中から選べ。

�@ τ=27.1MPa　φ=0.038°
�A τ=27.1MPa　φ=1.26°
�B τ=27.1MPa　φ=0.97°
�C τ=1.35GPa　φ=0.038°
�D τ=1.35GPa　φ=0.97°

�W-4　平面応力状態となっているある構造物の表面において、ある点の応力状態が、σx=100MPa、σy=34MPa、τxy=28MPaであったとする。この点における主応力σ1、σ2として最も近い値を次の中から選べ。


�@ σ1=110.3MPa、σ2=23.7MPa
�A σ1=110.3MPa、σ2=49.5MPa
�B σ1=105.6MPa、σ2=-39.6MPa
�C σ1=105.6MPa、σ2=23.7MPa
�D σ1=105.6MPa、σ2=49.5MPa

�W-5　材料の疲労や強度に関連する次の用語の説明のうち、誤っているものを選べ。

�@ 疲労限度：疲労試験のS-N曲線において応力振幅が、ある限界値以下になると何回繰り返しても破壊しなくなる。この限界値を疲労限度と呼ぶ。
�A 降伏応力：軟鋼の平滑試験片に引張荷重を加えたとき、応力がある値に達すると塑性変形が急激に進行する。この応力を降伏応力と呼ぶ。
�B 主応力：主面に作用する垂直応力を主応力と呼び、主面上では応力ベクトルは面に垂直であり、せん断成分はない。
�C 応力拡大係数：き裂先端近傍の応力は、き裂先端で無限大となる特異応力場であり、応力拡大係数はこの特異応力場の強さを表す係数である。
�D 応力集中係数：円孔をもつ板に引張負荷が与えられたとき、円孔の周りでは、円孔がない場合の応力より値が増加する。この時、真応力と最大応力の比を応力集中係数と呼ぶ。

�W-6　下図のように、質量mの一様で剛な長方形（底辺a、高さb）の板を2つの頂点の位置にある支持点AとB上に置いた。水平方向に力fが作用するとき、支持点Aを中心として板が回転しない着力点の高さhを次の中から選べ。なお、重力（重力加速度はg）は下向きに作用し、板と支持点の間に作用する摩擦により、板は水平方向の並進運動をしないとする。また、板の厚さは、底辺の長さや高さに比べて十分薄いものとする。



�@ h>{(a+b)mg}/(2f)
�A h>(amg)/(2f)
�B h>(bmg)/(2f)
�C h<(amg)/(2f)
�D h<{(a+b)mg}/(2f)

�W-7　次式のような一自由度の非減衰振動系に、調和励振力が作用した場合を考えるとき、横軸に時間tをとり、縦軸に変位xをとったときの振動として正しいものを�@〜�Dの中から選べ。ただし、ωは定数とし、初期状態では、静止しているものとする。



�W-8　下図に示すように、長さl、質量mの一様な剛体棒の一端Oが速度vで水平に移動し、その点Oを中心に角度θ（角速度θ・）で回転している。棒の運動エネルギーを次の中から選べ。ただし、棒の太さは長さに対して十分細いものとする。




�W-9　質点や剛体の慣性に関する次の記述のうち、誤っているものを選べ。

�@ 質量と加速度をかけて得られるベクトル量の向きを逆にしたものを慣性力という。
�A 慣性乗積とは、剛体を微小部分に分け、その微小質量をdm、座標をx、yとしたとき、dmとxとyの積を剛体全体で積分した値で、常に非負の値となる。
�B 慣性モーメントとは、剛体を微小部分に分け、その微小質量をdm、ある直線からそのdmまでの距離rとしたとき、dmとrの二乗の積を剛体全体で積分した値である。
�C 剛体の2点に作用する慣性力が偶力をなす場合、それを慣性偶力という。
�D 任意の剛体において、慣性主軸の方向に座標軸を定めると慣性テンソルの非対角成分が0になる。

�W-10　直径500mm、厚さ5mmの一様な円板（密度2.7×10^3kg/m3）が中心軸まわりに回転数3,600s-1（毎秒3,600回転）で回転している。制動トルクとして100Nmを作用させたとき、円板は何秒で静止するか、静止するまでの時間に最も近い値を次の中から選べ。

�@ 7.48秒
�A 18.7秒
�B 74.8秒
�C 149秒
�D 187秒

�W-11　半径r、質量mの円筒が、半径Rの円筒面内を滑らずに転がるとき、微小振動の固有角振動数を�@〜�Dの中から選べ。滑らずに転がる場合に着目しているので、転がる円筒の回転角ψと円筒面の中心Oまわりの回転角θの間には、次の関係がある。
Rθ＝rΨ
ここで、gは重力加速度とする。



�W-12　下図のように、慣性モーメントI、質量m、半径rの円板にトルクNが作用している場合を考える。円板と床の間に滑りが生じるトルクNを次の中から選べ。ただし、円板と床には、クーロン摩擦（静摩擦係数μs、動摩擦係数μd、ただしμs>μd）が作用するものとする。また、円板の質量中心の速度をv、重力加速度をgとする。



�W-13　次のブロック線図で表されるフィードバック系の基本構造において、図の（ア）〜（エ）に入る語句として、正しい組合せを�@〜�Dの中から選べ。



　（ア）　　（イ）　　　（ウ）　　　（エ）
�@　誤差　　　制御器　　　操作量　　　制御対象
�A　誤差　　　制御対象　　制御量　　　制御器
�B　操作量　　制御器　　　誤差　　　　制御対象
�C　操作量　　制御対象　　誤差　　　　制御器
�D　制御器　　誤差　　　　制御対象　　操作量

�W-14　次のブロック線図で表される制御系において、aからbまでの伝達関数として正しいものを�@〜�Dの中から選べ。



�@ G1+G2+G3+G4
�A (G3+G4)/(G1+G2)
�B (G1G2)/(1+G2G4+G1G2G3)
�C G3/(1+G1+G2+G4)
�D (G2G4)/(1+G1G2G4+G1G2G3G4)

�W-15　今、3つの制御系があり、それぞれの特性方程式の極（根）が(1)〜(3)のように与えられるとする（jは虚数単位とする）。なお、3つの系いずれにおいても、極と零点の相殺は生じていないものとする。
(1) -1、-2、+1
(2) -3、-1+2j、-1-2j
(3) +j、-j、+1
これら３つの制御系の安定性について、正しい組合せを次の中から選べ。

�@　(1)(2)は安定、(3)のみ不安定
�A　(1)(3)は安定、(2)のみ不安定
�B　(2)(3)は安定、(1)のみ不安定
�C　(1)のみ安定、(2)(3)は不安定
�D　(2)のみ安定、(1)(3)は不安定

�W-16　下図で示される極（根）配置を有する2次遅れ系の伝達関数
G(s)＝ω^2/(s^2＋2ζωns＋ωn^2)
において、その単位ステップ応答C(t)の概形として正しいものを�@〜�Dの中から選べ。ただし、tは時間、ωnとζは実数のパラメータ、ReとImは複素平面のそれぞれ実軸と虚軸を表すものとする。




�W-17　像関数F(s)=2/{s(s+1)}を逆ラプラス変換した原関数f(t)（t>0）として正しいものを次の中から選べ。ただし、sは複素数でラプラス変換のパラメータとする。また単位ステップ関数u(t)={1（t≧0）0（t<0）}のラプラス変換はU(s)=1/s、指数関数g(t)=e^atのラプラス変換はG(s)=1/(s-a)である。なお初期値は全てゼロとする。

�@ 1-e^(-t)
�A 2-2e^(-t)
�B e^(-2t)
�C e^(-t)-e^(-2t)
�D 2e^(-t)-2e^(-2t)

�W-18　次の状態方程式で示されるシステムがある。



このシステムに対し、フィードバック係数ベクトルF=[f1 f2]を用いて状態フィードバック制御

を行う。係数ベクトルの値f1、f2を適当な値に設定することで、その閉ループ系のシステム行列(A-BF)の固有値（極・根）を-2と-3に設定したい。これを実現するFを次の中から選べ。

�@　[f1 f2]=[1 2]
�A　[f1 f2]=[-3 -4]
�B　[f1 f2]=[-2 -3]
�C　[f1 f2]=[2 3]
�D　[f1 f2]=[1/2 1/3]

�W-19　転がり軸受の特徴に関する次の記述の、（ア）〜（オ）に入る語句として正しい組合せを�@〜�Dの中から選べ。
転がり軸受は転動体の形状によって（ア）と（イ）に分類できる。性能の特徴としては、回転トルクが小さく、（ウ）に適しているのは（ア）である。（イ）は（ア）と比較して（エ）が大きい。これが転動体と軌道面との接触面積が（オ）ためである。

　（ア）　　　（イ）　　　（ウ）　　　　（エ）　　　　（オ）
�@　玉軸受　　　ころ軸受　　高速回転　　　負荷容量　　　大きい
�A　ころ軸受　　玉軸受　　　高速回転　　　許容傾き　　　大きい
�B　玉軸受　　　ころ軸受　　高速回転　　　許容傾き　　　小さい
�C　ころ軸受　　玉軸受　　　低速回転　　　負荷容量　　　小さい
�D　玉軸受　　　ころ軸受　　低速回転　　　負荷容量　　　大きい

�W-20　下図に示す滑り軸受の設計指標に関する次の記述の（ア）〜（エ）に入る語句として正しい組合せを�@〜�Dの中から選べ。



滑り軸受の設計においては、考慮するべき項目がいくつかある。Pは軸受圧力であり、軸受に作用している荷重をWとすると（ア）で表される。幅径比は（イ）で表される。この値が大きいと軸にたわみが生じた際に焼付くことがある。発熱を考慮する指標としては（ウ）がある。これに軸受部の摩擦係数を掛ければ、単位面積当たりの摩擦仕事量になる。軸の回転速度をn、潤滑油の粘度をηとするとηn/pという指標がある。これは軸受特性係数と呼ばれ、この値が大きくなると軸受部の（エ）は大きくなる。

　（ア）　　（イ）　　（ウ）　　（エ）
�@　W/dl　　　d/l　　　pv値　　　摩擦係数
�A　Wd/l　　　d/l　　　dn値　　　すきま
�B　Wl/d　　　l/d　　　dn値　　　すきま
�C　W/dl　　　l/d　　　pv値　　　摩擦係数
�D　W/dl　　　d/l　　　dmn値　　 摩擦係数

�W-21　下図に示す歯車列において、I軸を入力軸、IV軸を出力軸とする。各歯車の端数をZ1=35、Z2’=60、Z2=20、Z3’=50、Z3=15、Z4’=70としてI軸を1,500min-1で回転させたときの出力軸IVの回転速度として正しいものを次の中から選べ。ただし、各歯車のモジュールは共通とする。



�@ 30min-1
�A 50min-1
�B 75min-1
�C 80min-1
�D 90min-1

�W-22　下図はねじの原理を表している。図及び次の記述の（ア）〜（エ）に入る語句として正しい組合せを�@〜�Dの中から選べ。



Lはねじを1周回転させた時に軸方向に進む距離であり、図中の記号を使うと（ウ）の式で表すことができる。条数nの多条ねじでは、Lは（エ）となる。

　（ア）　　　（イ）　　　（ウ）　　　　　（エ）
�@　有効径　　　リード　　　L=πd tanβ　　　nL
�A　山径　　　　ピッチ　　　L=πd sinβ　　　L/n
�B　谷径　　　　リード　　　L=πd cosβ　　　nL
�C　有効径　　　ピッチ　　　L=πd tan-1 β　 n/L
�D　有効径　　　ピッチ　　　L=πd tanβ　　　nL

�W-23　円管内を流体が完全に発達して層流流れで流動している場合、ダルシー・ワイズバッハ（Darcy-Weisbach）の式を用いると、管内流れにおける圧力損失ヘッド（Δh）は　Δh=Δp/ρg=(λL/d)･(U^2/2g)で表される。管摩擦係数λとレイノルズ数Reの正しい関係を次の中から選べ。ただし、Δp：圧力損失、ρ：流体の密度、g：重力加速度、λ：管摩擦係数、L：管の長さ、d：円管内直径、U：管内平均速度、Re=ρud/μ、μ：流体の粘度　とする。

�@ λ=16/Re
�A λ=32/Re
�B λ=64/Re
�C λ=128/Re
�D λ=192/Re

�W-24　ジェットエンジンを陸上に固定し推力試験を行っている。エンジン空気入口断面積：6m2、エンジン空気入口圧力：88kPa、流入空気流速：100m/s、流入空気質量流量：630kg/s、エンジン噴出ガス出口断面積:5m2、エンジン噴出ガス出口圧力：101kPa、噴出ガス流速：300m/s　であり、燃料はエンジン軸方向に対して垂直に供給され、その質量流量は流入空気質量流量の1パーセントである。発生するエンジンの推力（エンジン軸方向の力）に最も近い値を次の中から選べ。

�@ 1.05kN
�A 10.5kN
�B 105kN
�C 1,050kN
�D 10,500kN

�W-25　ピストンAとピストンBがつながった油圧プレスにおいて、ピストンA（直径dA）に加えた力の何倍がピストンB（直径dB）に働くか、正しいものを次の中から選べ。

�@　(dB^0.5)/(dA^0.5)
�A　dB/dA
�B　(dB^2)/(dA^2)
�C　(dB^3)/(dA^3)
�D　(dB^4)/(dA^4)

�W-26　圧力101kPa、温度20℃の静止した空気中を、直径30mmの球が速度U=160km/hで飛んでいる。この球に働く抗力Dに最も近い値を次の中から選べ。ただし、Sは球の断面積で、球の抗力係数CD=D/(0.5ρSu^2)=0.4、空気の密度ρ=1.204kg/m3とする。

�@ 3,400N
�A 340N
�B 34N
�C 3.4N
�D 0.34N

�W-27　高度差100mある2つのダムの間に水車を取り付け、それらのダムの間は内径1mの円管でつなぎ、水を流動させる。摩擦などによる損失及び高度差による気圧変化を無視する場合、この水車で3.8MWの動力を得るのに必要な円管平均流速に最も近い値を次の中から選べ。ただし、水の密度ρ=998kg/m3とする。

�@ 0.05m/s
�A 0.5m/s
�B 5.0m/s
�C 50.0m/s
�D 500.0m/s

�W-28　圧力こう配の無い一様な空気流の中に迎え角ゼロで置かれた厚みの無い平板上に発達する境界層において、正しいものを次の中から選べ。ただし、xは平板先端からの距離であり、空気流れはxの正の方向に流れている。また、乱流境界層の速度分布は(1/7)乗則を仮定する。

�@ 層流境界層厚みはxに比例するが、平板先端から十分下流の乱流境界層厚みもxに比例する。
�A 層流境界層厚みはxの(1/2)乗に比例するが、平板先端から十分下流の乱流境界層厚みはxの(4/5)乗に比例する。
�B 層流境界層厚みはxの(4/5)乗に比例するが、平板先端から十分下流の乱流境界層厚みはxの(1/2)乗に比例する。
�C 層流境界層厚みはxの2乗に比例するが、平板先端から十分下流の乱流境界層厚みはxの5乗に比例する。
�D 層流境界層厚みはxの5乗に比例するが、平板先端から十分下流の乱流境界層厚みはxの2乗に比例する。

�W-29　流体工学等にて使用されるレイノルズ数が表す力の比として、正しいものを次の中から選べ。

�@ 慣性力/重力
�A 重力/粘性力
�B 粘性力/慣性力
�C 慣性力/弾性力
�D 慣性力/粘性力

�W-30　水素(H2)が0.2kgと炭素(C)が0.8kgからなる燃料1kgの完全燃焼に必要な理論空気量に最も近い値を、次の中から選べ。

�@ 2.5m3
�A 4.0m3
�B 8.5m3
�C 12m3
�D 18m3

�W-31　水1.5Lを1.2kWの電熱器で、20℃から80℃まで加熱するのに必要な時間に最も近い値を次の中から選べ。電熱器から水に有効に伝わる熱は50%であるとし、水の蒸発は無視する。

�@ 150s
�A 300s
�B 630s
�C 1,000s
�D 1,260s

�W-32　あるボイラで発生した蒸気を熱源として、高熱源が温度600℃で100MWの熱を発生する。低熱源を20℃の冷却水とするとき、この熱源間に可逆カルノーサイクルを行う損失の無い熱機関を考えると、出力及び冷却水に捨てる廃熱は何MWか、近い値の組合せを次の中から選べ。

　　出力　　入力
�@　34MW　　66MW
�A　46MW　　54MW
�B　54MW　　46MW
�C　66MW　　34MW
�D　97MW　　 3MW

�W-33　エクセルギーに関する次の記述のうち、誤っているものを選べ。

�@ 熱のエクセルギーとは、与えられた熱量にカルノー効率をかけたものである。
�A エクセルギーは自由エネルギーとは厳密には異なっており、その違いは過程や平衡状態の制約条件である。
�B エクセルギー損失とは、与えられたエネルギーとエクセルギーの差をいう。
�C 全エネルギーからエクセルギーを引いた利用不可能エネルギーを、無効エネルギーと呼ぶことがある。
�D すでに電気エネルギーとなっているものは、その全てがエクセルギーである。

�W-34　次の記述の（ア）〜（カ）に入る語句として正しい組合せを�@〜�Dの中から選べ。
蒸気タービンサイクルにおいて、サイクルへ復水器の給熱は（ア）で行われ、放熱は（イ）で行われる。このサイクルの効率を向上させるために、再熱サイクルでは蒸気の（ウ）を上昇させるために、タービン途中の（エ）を取り出す。同じく再生サイクルではタービン途中の（オ）を取り出し（カ）に使われる。

　（ア）　　　（イ）　　　　（ウ）　　（エ）　　（オ）　　　（カ）
�@　ボイラ　　　タービン　　　密度　　　蒸気　　　冷却水　　　冷却
�A　タービン　　ボイラ　　　　密度　　　冷却水　　蒸気　　　　給熱
�B　ボイラ　　　復水器　　　　過熱度　　蒸気　　　蒸気　　　　給熱
�C　タービン　　復水器　　　　密度　　　冷却水　　冷却水　　　冷却
�D　復水器　　　タービン　　　過熱度　　蒸気　　　冷却水　　　冷却

�W-35　理想気体に関する次の記述のうち、誤っているものを選べ。

�@ 比熱比κとは、定容比熱Cvを定圧比熱Cpで割った値である。
�A 2原子分子の比熱比κは、3原子分子の比熱比よりも大である。
�B 標準状態において、理想気体として扱う気体のモル数が同じであれば容積は等しい。
�C 温度一定の状態では、圧力と容積の比が一定である。
�D 一般ガス定数は、気体の種類によらず一定値である。